Μελέτη και κατασκευή φορτιστή συσσωρευτών, με διόρθωση του συντελεστή ισχύος, ελεγχόμενου από μικροελεγκτή

Thumbnail Image
Date
2014-06-18
Authors
Καλαρίδης, Στυλιανός
Journal Title
Journal ISSN
Volume Title
Publisher
Abstract
Η παρούσα διπλωματική εργασία πραγματεύεται το σχεδιασμό και την κατασκευή ενός μετατροπέα ανόρθωσης και υποβιβασμού τάσης, με διόρθωση του συντελεστή ισχύος. Η χρήση αυτού του μετατροπέα προορίζεται για τη φόρτιση των μπαταριών ενός ηλεκτροκίνητου οχήματος. Η εργασία αυτή εκπονήθηκε στο Εργαστήριο Ηλεκτρομηχανικής Μετατροπής Ενέργειας του Τμήματος Ηλεκτρολόγων Μηχανικών και Τεχνολογίας Υπολογιστών της Πολυτεχνικής Σχολής του Πανεπιστημίου Πατρών. Κύριος σκοπός της διπλωματικής εργασίας είναι η κατασκευή μιας τριφασικής ανορθωτικής διάταξης υποβιβασμού τάσης η οποία θα πληρεί τις προδιαγραφές περί αρμονικών που θεσπίζονται από τους διεθνείς κανονισμούς. Η δυνατότητα λειτουργίας υπό μοναδιαίο συντελεστή ισχύος πηγάζει από τη μεθοδολογία ελέγχου του μετατροπέα ο οποίος παράλληλα θα πρέπει να επιτελεί το έργο ενός φορτιστή μπαταριών προσφέροντας τη δυνατότητα ελέγχου του ρεύματος και της τάσης εξόδου και προσαρμόζοντας τη λειτουργία του στο εκάστοτε προφίλ φόρτισης των μπαταριών τις οποίες διαχειρίζεται. Αρχικά αναλύεται η σημασία της διόρθωσης του συντελεστή ισχύος στα σύγχρονα ηλεκτρικά συστήματα και παρουσιάζονται τόσο μεθοδολογίες ελέγχου όσο και ανορθωτικές διατάξεις για λειτουργία υπό μοναδιαίο συντελεστή ισχύος. Στη συνέχεια γίνεται μια σύντομη αναφορά στις μπαταρίες ως μέσο αποθήκευσης ενέργειας, παρουσιάζονται μέθοδοι και διατάξεις φόρτισης συσσωρευτών ενώ παράλληλα αναλύονται θέματα που αφορούν την ταχύτητα φόρτισης και την διάρκεια ζωής των μπαταριών με τελικό στάδιο την παρουσίαση των μπαταριών του ηλεκτροκίνητου οχήματος του εργαστηρίου και την επιλογή του κατάλληλου προφίλ φόρτισής με βάση τα τεχνικά χαρακτηριστικά και τις προδιαγραφές τους από τον κατασκευαστή. Το επόμενο βήμα είναι η παρουσίαση του τριφασικού μετατροπέα, που θα υλοποιεί το προφίλ φόρτισης που έχει επιλεγεί, αλλά και της μεθοδολογίας ελέγχου για επίτευξη ημιτονοειδούς ρεύματος εισόδου. Τόσο ο ηλεκτρονικός μετατροπέας ισχύος ως φορτιστής μπαταριών όσο και το κύκλωμα ελέγχου κλειστού βρόχου προσομοιώνονται στο λογισμικό Simulink του Matlab. Επίσης περιγράφονται η ανάλυση, ο σχεδιασμός και η κατασκευή όλων των ηλεκτρικών και ηλεκτρονικών κυκλωμάτων που απαιτούνται για την ορθή λειτουργία του μετατροπέα και παρουσιάζεται η λογική λειτουργίας του μικροϋπολογιστικού συστήματος που συντονίζει τον έλεγχο. Τέλος πραγματοποιούνται οι πειραματικές δοκιμές προκειμένου να διαπιστωθεί η ορθή λειτουργία του συνολικού συστήματος που κατασκευάστηκε αλλά και για να διαπιστωθούν τυχούσες αποκλίσεις μεταξύ θεωρίας και πράξης.
Description
Keywords
Συντελεστης ισχύος, Φόρτιση, Μικροελεγκτές, Ανορθωτές
Citation