Please use this identifier to cite or link to this item: http://hdl.handle.net/10889/9376
Title: Μελέτη και κατασκευή μετατροπέα για τη σύνδεση φωτοβολταϊκού συστήματος με το δίκτυο χαμηλής τάσης
Other Titles: Design and implemantation of converter for connecting a photovoltaic system with the low-voltage utility grid
Authors: Ορφανός, Βασίλειος
Keywords: Αντιστροφέας Buck-Boost
Δίκτυο χαμηλής τάσης
Φωτοβολταϊκά συστήματα
Keywords (translated): Buck-Boost inverter
Low-voltage grid
Photovoltaic systems
Abstract: Η παρούσα διπλωματική εργασία πραγματεύεται το σχεδιασμό και την κατασκευή διάταξης σύνδεσης φωτοβολταϊκού συστήματος με το δίκτυο χαμηλής τάσης. Η εργασία αυτή εκπονήθηκε στο Εργαστήριο Ηλεκτρομηχανικής Μετατροπής Ενέργειας του Τμήματος Ηλεκτρολόγων Μηχανικών και Τεχνολογίας Υπολογιστών της Πολυτεχνικής Σχολής του Πανεπιστημίου Πατρών. Σκοπός είναι η κατασκευή ενός αντιστροφέα, χωρίς την παρουσία μετασχηματιστή, τοπολογίας Buck-Boost. Η παραπάνω τοπολογία προορίζεται για τη σύνδεση μιας φωτοβολταϊκής γεννήτριας με το δίκτυο χαμηλής τάσης. Γίνεται θεωρητική ανάλυση του μετατροπέα και προσομοιώσεις με βάση τον έλεγχο που θα παρουσιαστεί στη συνέχεια, όπως περιγράφεται παρακάτω. Τέλος, λαμβάνουν χώρα πειράματα, θεωρώντας την περίπτωση που στην έξοδο του μετατροπέα έχει συνδεθεί ωμικό φορτίο. Αρχικά, αναλύεται η λειτουργία του φωτοβολταϊκού κυττάρου και γίνεται μια μικρή κατηγοριοποίηση των φωτοβολταϊκών πλαισίων με βάση συγκεκριμένα χαρακτηριστικά. Επίσης, αναφέρονται διάφοροι τρόποι διασύνδεσής τους με το δίκτυο. Στη συνέχεια, αναλύεται η λειτουργία του μετατροπέα. Συγκεκριμένα, γίνεται ανάλυση με βάση το χρονικό διάστημα που άγει κάθε ημιαγωγικό στοιχείο μέσα σε μια διακοπτική περίοδο και παρουσιάζονται οι εξίσωσεις στη μόνιμη κατάσταση λειτουργίας. Υπάρχουν διάφορες μέθοδοι ελέγχου όσον αφορά με το συγκεκριμένο μετατροπέα. Στο επόμενο στάδιο λοιπόν μελετάται μια πρώτη υποψήφια μέθοδος ελέγχου (μέθοδος PWM βασισμένη σε ιδανικά στοιχεία), η οποία παρουσιάζεται αναλυτικά. Για την παραπάνω μέθοδο παρουσιάζονται και τα αποτελέσματα που προέκυψαν από τις προσομοιώσεις τόσο για ωμικό φορτίο στην έξοδο όσο και σε σύνδεση με το δίκτυο χαμηλής τάσης. Οι προσομοιώσεις πραγματοποιήθηκαν με τη βοήθεια του λογισμικού Simulink του Matlab. Πριν το στάδιο της κατασκευής έγινε η επιλογή της τεχνικής ελέγχου που θα εφαρμοστεί (μέθοδος PWM με έλεγχο τάσης εξόδου μέσω PI ελεγκτή). Για τον έλεγχο αυτόν, παρουσιάζονται οι προσομοιώσεις και παρατίθενται και κάποια συμπεράσματα σχετικά με τα αποτελέσματα που προκύπτουν. Τέλος κατασκευάζεται η πειραματική διάταξη για να λάβουν χώρα οι πειραματικές μετρήσεις, ώστε τα προκύπτοντα αποτελέσματα να συγκριθούν με τα θεωρητικά, για να διερευνηθεί εάν συμβαδίζουν ή σε διαφορετική περίπτωση να εντοπιστούν και να αιτιολογηθούν τυχόν διαφορές μεταξύ τους. Επίσης, εκτιμάται η απόδοση του συστήματος.
Abstract (translated): This diploma thesis deals with the design and implemantation of a converter, which connects a photovoltaic system to the low-voltage utility grid. The thesis was conducted in the Laboratory of Electromechanical Energy Conversion, Department of Electrical and Computer Engineering of the University of Patras. The aim of this thesis is to build a laboratory experimental prototype of a Buck-Boost topology inverter, without the use of a transformer. The theoretical analysis of the converter, as well as computer simulations based on the applied control will be presented. Finally, the prototype is used to conduct experiments with the use of a resistive load. Initially, the operation of the photovoltaic cell is analyzed and a small classification of photovoltaic modules is made, based on specific features. Also, several methods of connection between them and the grid are mentioned. Then the inverter operation is thoroughly analyzed. Spesifically, the converter operation is presented, by examining the equivalent circuits depending on which switch is active. Moreover the inverter equations are also depicted. There are many different control methods that can be applied for the converter operation. Following that, we study our first control method (PWM method considering ideal devices), which is presented in detail. For the above method, the computer simulation results with the use of a resistive load and with the grid (using Matlab Simulink) are also presented. Prior to building the converter prototype, we selected the control technique (PWM method with output voltage control through PI controller), which will be applied. For this control strategy, we present the simulation results accompanied with some conclusions regarding the derived results. Finally, the experimental prototype was constructed to conduct experimental measurements, so that the obtained results can be compared with the theoretical ones, in order to investigate the validity of the theoretical analisys as well as the computer simulations and to quantify the converter performance.
Appears in Collections:Τμήμα Ηλεκτρολ. Μηχαν. και Τεχνολ. Υπολογ. (ΔΕ)

Files in This Item:
File Description SizeFormat 
Orfanos(ele).pdf7.06 MBAdobe PDFView/Open


Items in DSpace are protected by copyright, with all rights reserved, unless otherwise indicated.