Μελέτη και κατασκευή μονοφασικού πολυεπίπεδου αντιστροφέα για διόρθωση του συντελεστή ισχύος
Η παρούσα διπλωματική εργασία πραγματεύεται τη μελέτη και κατασκευή ενός πολυεπίπεδου αντιστροφέα για την βελτίωση του συντελεστή ισχύος. Η εργασία αυτή εκπονήθηκε στο Εργαστήριο Ηλεκτρομηχανικής Μετατροπής Ενέργειας του Τμήματος Ηλεκτρολόγων Μηχανικών και Τεχνολογίας Υπολογιστών της Πολυτεχνικής Σχ...
| Κύριος συγγραφέας: | |
|---|---|
| Άλλοι συγγραφείς: | |
| Γλώσσα: | Greek |
| Έκδοση: |
2022
|
| Θέματα: | |
| Διαθέσιμο Online: | https://hdl.handle.net/10889/23752 |
| id |
nemertes-10889-23752 |
|---|---|
| record_format |
dspace |
| institution |
UPatras |
| collection |
Nemertes |
| language |
Greek |
| topic |
Αντιστροφείς ισχύος Συντελεστής ισχύος Πολυεπίπεδοι αντιστροφείς Power inverters |
| spellingShingle |
Αντιστροφείς ισχύος Συντελεστής ισχύος Πολυεπίπεδοι αντιστροφείς Power inverters Θεοδοσίου, Κωνσταντίνος Μελέτη και κατασκευή μονοφασικού πολυεπίπεδου αντιστροφέα για διόρθωση του συντελεστή ισχύος |
| description |
Η παρούσα διπλωματική εργασία πραγματεύεται τη μελέτη και κατασκευή ενός πολυεπίπεδου αντιστροφέα για την βελτίωση του συντελεστή ισχύος. Η εργασία αυτή εκπονήθηκε στο Εργαστήριο Ηλεκτρομηχανικής Μετατροπής Ενέργειας του Τμήματος Ηλεκτρολόγων Μηχανικών και Τεχνολογίας Υπολογιστών της Πολυτεχνικής Σχολής του Πανεπιστημίου Πατρών.
Σκοπός της διπλωματική εργασίας είναι η μελέτη και η κατασκευή ενός πολυεπίπεδου αντιστροφέα ώστε να χρησιμοποιηθεί προκειμένου να αντισταθμίσει την άεργο ισχύ που παρέχει το ηλεκτρικό δίκτυο σε ένα μη γραμμικό μονοφασικό φορτίο, βελτιώνοντας έτσι το συντελεστή ισχύος του συστήματος.
Αρχικά γίνεται η παρουσίαση των πιο βασικών τοπολογιών των πολυεπίπεδων αντιστροφέων μαζί με τα πλεονεκτήματα και τα μειονεκτήματα τους καθώς και γίνεται αναφορά σε ορισμένες από τις εφαρμογές στις οποίες χρησιμοποιούνται. Έπειτα, αναλύεται ο λόγος που είναι επιβεβλημένη η βελτίωση του συντελεστή ισχύος στα δίκτυα ηλεκτρικής ενέργειας. Ακόμα, παρουσιάζονται μέθοδοι που χρησιμοποιούνται για την βελτίωση του συντελεστή ισχύος.
Στη συνέχεια περιγράφονται οι σημαντικότερες μέθοδοι παλμοδότησης για πολυεπίπεδους αντιστροφείς και αναλύεται η λογική λειτουργίας τους. Ακόμα, εξετάζονται οι μέθοδοι ελέγχου για ενεργά φίλτρα και παρουσιάζονται τα πλεονεκτήματα και μειονεκτήματα τους. Επιπλέον γίνεται η επιλογή των μεγεθών των στοιχείων της διάταξης καθώς και ο σχεδιασμός του ελέγχου και το συνολικό σύστημα προσομοιώνεται στο Simulink της MATLAB ώστε να διαπιστωθεί ο σωστός σχεδιασμός.
Το επόμενο βήμα είναι η επιλογή των στοιχείων για την πειραματική διάταξη. Αναλύεται η λογική με την οποία επιλέχθηκαν τα διάφορα στοιχεία και ο σχεδιασμός των απαραίτητων πλακετών. Ο πολυεπίπεδος αντιστροφέας ο οποίος κατασκευάστηκε είναι η τοπολογία Cascaded H-Bridge με ονομαστική ισχύ εξόδου 1 kW. Ακόμα, εξετάζεται η λογική του ελέγχου της διάταξης με την χρήση μικροελεγκτή και αναφέρεται το διάγραμμα ροής του ελέγχου αυτού.
Τέλος, παρουσιάζονται τα πειραματικά αποτελέσματα που προέκυψαν από την δοκιμή της διάταξης. Αναλύονται τα προβλήματα που συναντήθηκαν καθώς και ο τρόπος αντιμετώπισης τους και παρατίθενται τα διάφορα παλμογραφήματα που προέκυψαν από τις πειραματικές δοκιμές. |
| author2 |
Theodosiou, Konstantinos |
| author_facet |
Theodosiou, Konstantinos Θεοδοσίου, Κωνσταντίνος |
| author |
Θεοδοσίου, Κωνσταντίνος |
| author_sort |
Θεοδοσίου, Κωνσταντίνος |
| title |
Μελέτη και κατασκευή μονοφασικού πολυεπίπεδου αντιστροφέα για διόρθωση του συντελεστή ισχύος |
| title_short |
Μελέτη και κατασκευή μονοφασικού πολυεπίπεδου αντιστροφέα για διόρθωση του συντελεστή ισχύος |
| title_full |
Μελέτη και κατασκευή μονοφασικού πολυεπίπεδου αντιστροφέα για διόρθωση του συντελεστή ισχύος |
| title_fullStr |
Μελέτη και κατασκευή μονοφασικού πολυεπίπεδου αντιστροφέα για διόρθωση του συντελεστή ισχύος |
| title_full_unstemmed |
Μελέτη και κατασκευή μονοφασικού πολυεπίπεδου αντιστροφέα για διόρθωση του συντελεστή ισχύος |
| title_sort |
μελέτη και κατασκευή μονοφασικού πολυεπίπεδου αντιστροφέα για διόρθωση του συντελεστή ισχύος |
| publishDate |
2022 |
| url |
https://hdl.handle.net/10889/23752 |
| work_keys_str_mv |
AT theodosioukōnstantinos meletēkaikataskeuēmonophasikoupolyepipedouantistropheagiadiorthōsētousyntelestēischyos AT theodosioukōnstantinos studyandimplementationofamultilevelsinglephaseinverterforpowerfactorcorrection |
| _version_ |
1771297309088284672 |
| spelling |
nemertes-10889-237522022-11-08T04:38:06Z Μελέτη και κατασκευή μονοφασικού πολυεπίπεδου αντιστροφέα για διόρθωση του συντελεστή ισχύος Study and implementation of a multilevel single-phase inverter for power factor correction Θεοδοσίου, Κωνσταντίνος Theodosiou, Konstantinos Αντιστροφείς ισχύος Συντελεστής ισχύος Πολυεπίπεδοι αντιστροφείς Power inverters Η παρούσα διπλωματική εργασία πραγματεύεται τη μελέτη και κατασκευή ενός πολυεπίπεδου αντιστροφέα για την βελτίωση του συντελεστή ισχύος. Η εργασία αυτή εκπονήθηκε στο Εργαστήριο Ηλεκτρομηχανικής Μετατροπής Ενέργειας του Τμήματος Ηλεκτρολόγων Μηχανικών και Τεχνολογίας Υπολογιστών της Πολυτεχνικής Σχολής του Πανεπιστημίου Πατρών. Σκοπός της διπλωματική εργασίας είναι η μελέτη και η κατασκευή ενός πολυεπίπεδου αντιστροφέα ώστε να χρησιμοποιηθεί προκειμένου να αντισταθμίσει την άεργο ισχύ που παρέχει το ηλεκτρικό δίκτυο σε ένα μη γραμμικό μονοφασικό φορτίο, βελτιώνοντας έτσι το συντελεστή ισχύος του συστήματος. Αρχικά γίνεται η παρουσίαση των πιο βασικών τοπολογιών των πολυεπίπεδων αντιστροφέων μαζί με τα πλεονεκτήματα και τα μειονεκτήματα τους καθώς και γίνεται αναφορά σε ορισμένες από τις εφαρμογές στις οποίες χρησιμοποιούνται. Έπειτα, αναλύεται ο λόγος που είναι επιβεβλημένη η βελτίωση του συντελεστή ισχύος στα δίκτυα ηλεκτρικής ενέργειας. Ακόμα, παρουσιάζονται μέθοδοι που χρησιμοποιούνται για την βελτίωση του συντελεστή ισχύος. Στη συνέχεια περιγράφονται οι σημαντικότερες μέθοδοι παλμοδότησης για πολυεπίπεδους αντιστροφείς και αναλύεται η λογική λειτουργίας τους. Ακόμα, εξετάζονται οι μέθοδοι ελέγχου για ενεργά φίλτρα και παρουσιάζονται τα πλεονεκτήματα και μειονεκτήματα τους. Επιπλέον γίνεται η επιλογή των μεγεθών των στοιχείων της διάταξης καθώς και ο σχεδιασμός του ελέγχου και το συνολικό σύστημα προσομοιώνεται στο Simulink της MATLAB ώστε να διαπιστωθεί ο σωστός σχεδιασμός. Το επόμενο βήμα είναι η επιλογή των στοιχείων για την πειραματική διάταξη. Αναλύεται η λογική με την οποία επιλέχθηκαν τα διάφορα στοιχεία και ο σχεδιασμός των απαραίτητων πλακετών. Ο πολυεπίπεδος αντιστροφέας ο οποίος κατασκευάστηκε είναι η τοπολογία Cascaded H-Bridge με ονομαστική ισχύ εξόδου 1 kW. Ακόμα, εξετάζεται η λογική του ελέγχου της διάταξης με την χρήση μικροελεγκτή και αναφέρεται το διάγραμμα ροής του ελέγχου αυτού. Τέλος, παρουσιάζονται τα πειραματικά αποτελέσματα που προέκυψαν από την δοκιμή της διάταξης. Αναλύονται τα προβλήματα που συναντήθηκαν καθώς και ο τρόπος αντιμετώπισης τους και παρατίθενται τα διάφορα παλμογραφήματα που προέκυψαν από τις πειραματικές δοκιμές. This diploma thesis is focused on the theoretical analysis, the simulation and the implementation of a single phase Multilevel Inverter for the improvement of the power factor of a system. The work was done in Laboratory of Electro-Mechanical Energy Conversion (L.EM.E.C.), Department of Electrical and Computer Engineering, University of Patras. The aim of the thesis is the study and design of a Multilevel Inverter which will be used for the compensation of the reactive power that the power grid provides to a single phase non linear load, thus improving the power factor of the system. First of all, the basic topologies of Multilevel Inverters along with their advantages and disadvantages are presented, as well as their applications. Furthermore, the need for the correction of the power factor of a system is analyzed and some of the most common methods in order to achieve this are referenced. After that, there is the presentation of the most common pulse modulation techniques for Multilevel Inverters. In addition, the most common control methods for active filters are examined analyzing their advantages and disadvantages. Moreover, the values of the components from which the topology consists are chosen, the closed loop control is designed and the whole topology is simulated in Simulink/MATLAB in order to confirm the design. The next step is the choice of the components that will be used in the laboratory prototype that will be implemented. The implementation process is and the development of the code for the microcontroller unit are presented. The topology that was implemented was the Cascaded H-Bridge Multilevel Inverter rated at 1 kW. Finally, the experimental results are shown in order to verify the correct operation of the circuit, alongside the problems that were encountered and solved during the experiments. 2022-11-07T10:29:57Z 2022-11-07T10:29:57Z 2021-10-21 https://hdl.handle.net/10889/23752 gr application/pdf |
