Μελέτη και κατασκευή ηλεκτρονικού μετατροπέα ισχύος interleaved boost τροφοδοτούμενου από κυψέλη καυσίμου για την πρόωση μικρού ηλεκτρικού οχήματος
Η παρούσα διπλωματική εργασία πραγματεύεται τη μελέτη, το σχεδιασμό και την κατασκευή ενός μετατροπέα ισχύος δύο κλάδων, για τη μετατροπή συνεχούς τάσης σε συνεχή (Interleaved Boost Converter). Η εργασία αυτή εκπονήθηκε στο Εργαστήριο Ηλεκτρομηχανικής Μετατροπής Ενέργειας του Τμήματος Ηλεκτρολόγων Μ...
| Κύριος συγγραφέας: | |
|---|---|
| Άλλοι συγγραφείς: | |
| Γλώσσα: | Greek |
| Έκδοση: |
2023
|
| Θέματα: | |
| Διαθέσιμο Online: | https://hdl.handle.net/10889/25439 |
| id |
nemertes-10889-25439 |
|---|---|
| record_format |
dspace |
| institution |
UPatras |
| collection |
Nemertes |
| language |
Greek |
| topic |
Μετατροπή συνεχούς τάσης Κυψέλες καυσίμου Interleaved boost Fuel cells |
| spellingShingle |
Μετατροπή συνεχούς τάσης Κυψέλες καυσίμου Interleaved boost Fuel cells Αλβανός, Αντώνιος Μελέτη και κατασκευή ηλεκτρονικού μετατροπέα ισχύος interleaved boost τροφοδοτούμενου από κυψέλη καυσίμου για την πρόωση μικρού ηλεκτρικού οχήματος |
| description |
Η παρούσα διπλωματική εργασία πραγματεύεται τη μελέτη, το σχεδιασμό και την κατασκευή ενός μετατροπέα ισχύος δύο κλάδων, για τη μετατροπή συνεχούς τάσης σε συνεχή (Interleaved Boost Converter). Η εργασία αυτή εκπονήθηκε στο Εργαστήριο Ηλεκτρομηχανικής Μετατροπής Ενέργειας του Τμήματος Ηλεκτρολόγων Μηχανικών και Τεχνολογίας Υπολογιστών της Πολυτεχνικής Σχολής του Πανεπιστημίου Πατρών
Στόχος της διπλωματικής εργασίας είναι η μελέτη και ο σχεδιασμός ενός μετατροπέα ανύψωσης τάσης (Boost converter), για την δημιουργία ενός υβριδικού συστήματος, στο οποίο η ισχύς παρέχεται από κυψέλες καυσίμου (Fuel Cell), ενώ οι αιχμές του φορτίου καλύπτονται από έναν συσσωρευτή. Ταυτόχρονα γίνεται ο έλεγχος της διάταξης, ώστε ανάλογα με τις ανάγκες του συστήματος, το φορτίο να τροφοδοτείται, είτε από την κυψέλη, είτε από τον συσσωρευτή, ενώ γίνεται μέριμνα για την φόρτιση του συσσωρευτή όταν αυτό χρειαστεί, εξασφαλίζοντας έτσι την βέλτιστη λειτουργία του υβριδικού συστήματος.
Αρχικά αναλύεται η δομή και η λειτουργία της κυψέλης καυσίμου, καθώς και του συσσωρευτή και ταυτόχρονα πραγματοποιείται η ταυτοποίηση των προβλημάτων που αντιμετωπίζουν.
Το επόμενο βήμα, είναι η προσομοίωση του συστήματος στο λογισμικό Simulink της MΑΤLAB, στο οποίο μελετάται ο μετατροπέας σε διαφορετικές συνθήκες λειτουργίας. Παράλληλα γίνεται ο έλεγχος κλειστού βρόχου του συστήματος, με συνδυασμό Fuzzy και PI ελεγκτών. Ακολουθεί η διαστασιολόγηση του συστήματος βασισμένη στα αποτελέσματα των προσομοιώσεων και η κατασκευή του σε λογισμικό KiCad. Παράλληλα πραγματοποιείται ο προγραμματισμός του ελέγχου χρησιμοποιώντας το λογισμικό STMCubeIDE .
Στη συνέχεια, παρουσιάζονται οι πειραματικές μετρήσεις του μετατροπέα, για διάφορα φορτία και λόγους κατάτμησης, σε έλεγχο κλειστού βρόχου τάσης, με Cascade PΙ ελεγκτές. Έτσι, επιβεβαιώνεται η ορθή λειτουργία της διάταξης και υπολογίζεται ο βαθμός απόδοσής της. Τέλος, αναφέρονται οι προοπτικές του μετατροπέα για μελλοντικές εφαρμογές. |
| author2 |
Alvanos, Antonios |
| author_facet |
Alvanos, Antonios Αλβανός, Αντώνιος |
| author |
Αλβανός, Αντώνιος |
| author_sort |
Αλβανός, Αντώνιος |
| title |
Μελέτη και κατασκευή ηλεκτρονικού μετατροπέα ισχύος interleaved boost τροφοδοτούμενου από κυψέλη καυσίμου για την πρόωση μικρού ηλεκτρικού οχήματος |
| title_short |
Μελέτη και κατασκευή ηλεκτρονικού μετατροπέα ισχύος interleaved boost τροφοδοτούμενου από κυψέλη καυσίμου για την πρόωση μικρού ηλεκτρικού οχήματος |
| title_full |
Μελέτη και κατασκευή ηλεκτρονικού μετατροπέα ισχύος interleaved boost τροφοδοτούμενου από κυψέλη καυσίμου για την πρόωση μικρού ηλεκτρικού οχήματος |
| title_fullStr |
Μελέτη και κατασκευή ηλεκτρονικού μετατροπέα ισχύος interleaved boost τροφοδοτούμενου από κυψέλη καυσίμου για την πρόωση μικρού ηλεκτρικού οχήματος |
| title_full_unstemmed |
Μελέτη και κατασκευή ηλεκτρονικού μετατροπέα ισχύος interleaved boost τροφοδοτούμενου από κυψέλη καυσίμου για την πρόωση μικρού ηλεκτρικού οχήματος |
| title_sort |
μελέτη και κατασκευή ηλεκτρονικού μετατροπέα ισχύος interleaved boost τροφοδοτούμενου από κυψέλη καυσίμου για την πρόωση μικρού ηλεκτρικού οχήματος |
| publishDate |
2023 |
| url |
https://hdl.handle.net/10889/25439 |
| work_keys_str_mv |
AT albanosantōnios meletēkaikataskeuēēlektronikoumetatropeaischyosinterleavedboosttrophodotoumenouapokypselēkausimougiatēnproōsēmikrouēlektrikouochēmatos AT albanosantōnios designandconstructionofaninterleavedboostdcdcconvertersuitableforthepropulsionofasmallelectricvehicle |
| _version_ |
1771297305747521536 |
| spelling |
nemertes-10889-254392023-07-08T03:59:35Z Μελέτη και κατασκευή ηλεκτρονικού μετατροπέα ισχύος interleaved boost τροφοδοτούμενου από κυψέλη καυσίμου για την πρόωση μικρού ηλεκτρικού οχήματος Design and construction of an interleaved boost DC/DC converter suitable for the propulsion of a small electric vehicle Αλβανός, Αντώνιος Alvanos, Antonios Μετατροπή συνεχούς τάσης Κυψέλες καυσίμου Interleaved boost Fuel cells Η παρούσα διπλωματική εργασία πραγματεύεται τη μελέτη, το σχεδιασμό και την κατασκευή ενός μετατροπέα ισχύος δύο κλάδων, για τη μετατροπή συνεχούς τάσης σε συνεχή (Interleaved Boost Converter). Η εργασία αυτή εκπονήθηκε στο Εργαστήριο Ηλεκτρομηχανικής Μετατροπής Ενέργειας του Τμήματος Ηλεκτρολόγων Μηχανικών και Τεχνολογίας Υπολογιστών της Πολυτεχνικής Σχολής του Πανεπιστημίου Πατρών Στόχος της διπλωματικής εργασίας είναι η μελέτη και ο σχεδιασμός ενός μετατροπέα ανύψωσης τάσης (Boost converter), για την δημιουργία ενός υβριδικού συστήματος, στο οποίο η ισχύς παρέχεται από κυψέλες καυσίμου (Fuel Cell), ενώ οι αιχμές του φορτίου καλύπτονται από έναν συσσωρευτή. Ταυτόχρονα γίνεται ο έλεγχος της διάταξης, ώστε ανάλογα με τις ανάγκες του συστήματος, το φορτίο να τροφοδοτείται, είτε από την κυψέλη, είτε από τον συσσωρευτή, ενώ γίνεται μέριμνα για την φόρτιση του συσσωρευτή όταν αυτό χρειαστεί, εξασφαλίζοντας έτσι την βέλτιστη λειτουργία του υβριδικού συστήματος. Αρχικά αναλύεται η δομή και η λειτουργία της κυψέλης καυσίμου, καθώς και του συσσωρευτή και ταυτόχρονα πραγματοποιείται η ταυτοποίηση των προβλημάτων που αντιμετωπίζουν. Το επόμενο βήμα, είναι η προσομοίωση του συστήματος στο λογισμικό Simulink της MΑΤLAB, στο οποίο μελετάται ο μετατροπέας σε διαφορετικές συνθήκες λειτουργίας. Παράλληλα γίνεται ο έλεγχος κλειστού βρόχου του συστήματος, με συνδυασμό Fuzzy και PI ελεγκτών. Ακολουθεί η διαστασιολόγηση του συστήματος βασισμένη στα αποτελέσματα των προσομοιώσεων και η κατασκευή του σε λογισμικό KiCad. Παράλληλα πραγματοποιείται ο προγραμματισμός του ελέγχου χρησιμοποιώντας το λογισμικό STMCubeIDE . Στη συνέχεια, παρουσιάζονται οι πειραματικές μετρήσεις του μετατροπέα, για διάφορα φορτία και λόγους κατάτμησης, σε έλεγχο κλειστού βρόχου τάσης, με Cascade PΙ ελεγκτές. Έτσι, επιβεβαιώνεται η ορθή λειτουργία της διάταξης και υπολογίζεται ο βαθμός απόδοσής της. Τέλος, αναφέρονται οι προοπτικές του μετατροπέα για μελλοντικές εφαρμογές. The following diploma thesis focuses on the study, design and construction of an interleaved dc-dc boost converter. The thesis was completed in the Laboratory of Electromechanical Energy Conversion (LEMEC) of the Department of Electrical and Computer Engineering at the University of Patras. The main objective is the construction of a power converter capable of controlling a hybrid power supply consisting of a fuel cell at the input and a battery at the output that is designed to keep the output voltage constant during load changes. At the same time, the device is controlled so that depending on the needs of the system, the load is fed either from the cell or from the battery, while care is taken to charge the battery when needed, thus ensuring the optimal operation of the hybrid system. The thesis starts with the presentation of the basic principles of operation and the main problems of batteries and fuel cells. Following the theoretical analysis, the next step is the simulation of the system in MATLAB/Simulink. Τhe simulation focuses on the stability of the system, in transient and steady state, which is secured through closed loop control, with the help of cascade PI and Fuzzy controllers. The next chapter presents the design of the converter using KiCad software, which is based on the simulation results. Also, the code development of the closed loop control for STM32F446RE in STM32CubeIDE is being presented. The thesis concludes, with the laboratory testing of the prototype converter at various conditions, in which the functionality and the efficiency of the converter are being verified. 2023-07-07T10:30:38Z 2023-07-07T10:30:38Z 2023-07-06 https://hdl.handle.net/10889/25439 el application/pdf |
