Μελέτη και κατασκευή ηλεκτρονικού μετατροπέα ισχύος για συστήματα τροφοδοτούμενα από ενεργειακές κυψέλες
Loading...
Date
Authors
Τριανταφυλλόπουλος, Κωνσταντίνος
Journal Title
Journal ISSN
Volume Title
Publisher
Abstract
Η παρούσα διπλωματική εργασία πραγματεύεται τη μελέτη, το σχεδιασμό και την κατασκευή ενός μετατροπέα ισχύος από συνεχή τάση σε συνεχή δύο επιπέδων (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.
Κύριος σκοπός της παρούσας διπλωματικής εργασίας είναι η μελέτη και ο σχεδιασμός ενός μετατροπέα ανύψωσης τάσης και η υλοποίηση του ελέγχου για να καταστεί δυνατή η σύνδεση της κυψέλης καυσίμου με το συσσωρευτή ώστε να μπορούν να αποτελέσουν ένα υβριδικό σύστημα.
Αρχικά παρουσιάζονται η δομή και η αρχή λειτουργίας της κυψέλης καυσίμου και του συσσωρευτή καθώς και οι διάφοροι παράγοντες κάτω από τους οποίους επηρεάζεται η απόδοσή τους.
Στη συνέχεια παρουσιάζονται οι διάφορες τοπολογίες των μετατροπέων με τους οποίους επιτυγχάνεται ανύψωση της τάσης, τα πλεονεκτήματα και τα μειονεκτήματα της καθεμίας και ο λόγος που επιλέχθηκε ο συγκεκριμένος μετατροπέας. Έπειτα, με βάση τη θεωρητική ανάλυση του μετατροπέα, εξάγονται οι εξισώσεις που διέπουν το κύκλωμα ισχύος, σε ιδανικές και μη ιδανικές συνθήκες.
Ακολούθησε η προσομοίωση ολόκληρου του συστήματος στο λογισμικό Simulink της MATLAB και στο πρόγραμμα LTSpice, ώστε να διερευνηθεί η συμπεριφορά του και να αναλυθεί πλήρως η λειτουργία του στις διάφορες συνθήκες λειτουργίας, ενώ παρουσιάζεται και ένας έλεγχος κλειστού βρόχου για τον έλεγχο της τιμής του ρεύματος εξόδου ή της τάσης εξόδου.
Το επόμενο βήμα είναι η παρουσίαση της διαδικασίας κατασκευής του υπό μελέτη μετατροπέα με βάση τα αποτελέσματα των προσομοιώσεων καθώς και η ανάπτυξη κατάλληλου κώδικα για τον μικροελεγκτή STM32F446RCT ώστε να υλοποιηθεί ο έλεγχος του μετατροπέα.
Τέλος, παρουσιάζονται οι πειραματικές μετρήσεις από την εργαστηριακή δοκιμή του μετατροπέα, με τις οποίες επιβεβαιώνεται η θεωρητική ανάλυσή του και διαπιστώνεται η ορθή λειτουργία του, ενώ υπολογίζεται ο βαθμός απόδοσής του.
Description
Keywords
Ηλεκτρονικοί μετατροπείς, Μετατροπείς DC/DC, Μετατροπέας ανύψωσης τάσης δύο επιπέδων, Κυψέλες καυσίμου, Έλεγχος ρεύματος