Please use this identifier to cite or link to this item: http://hdl.handle.net/10889/10968
Title: Μελέτη και κατασκευή τριφασικών ανορθωτικών διατάξεων ελεγχόμενων από μικροελεγκτή για εργαστηριακούς σκοπούς
Other Titles: Study and development of three-phase rectifiers, regulated by a microcontroller, for laboratory purposes
Authors: Βογιατζάκης, Χαράλαμπος - Δημήτριος
Keywords: Τριφασικοί μετατροπείς
Θυρίστορ
Γέφυρα έξι παλμών
Μετατροπέας τριών παλμών
Μικροελεγκτής dsPIC
Έλεγχος στροφών κινητήρα
Έλεγχος PID
Keywords (translated): Three-phase controlled rectifiers
Thyristors
SCR
PID control
Three-phase halfwave rectifier
Three-phase full bridge controlled rectifier
Microcontroller
DC motor speed control
LabVIEW
Abstract: Η παρούσα διπλωματική εργασία πραγματεύεται τη μελέτη και κατασκευή τριφασικών ανορθωτικών διατάξεων που ελέγχονται από μικροελεγκτή για εργαστηριακούς σκοπούς. Η εργασία αυτή εκπονήθηκε στο Εργαστήριο Ηλεκτρομηχανικής Μετατροπής Ενέργειας του Τμήματος Ηλεκτρολόγων Μηχανικών και Τεχνολογίας Υπολογιστών της Πολυτεχνικής Σχολής του Πανεπιστημίου Πατρών. Ως στόχος ορίζεται η υλοποίηση του τριφασικού μετατροπέα απλής ανόρθωσης (τριών παλμών) και του μετατροπέα διπλής ανόρθωσης (γέφυρα έξι παλμών) σε μία συσκευή, για τροφοδοσία παθητικών φορτίων αλλά και έλεγχο στροφών ενός κινητήρα συνεχούς ρεύματος. Απώτερος σκοπός είναι η μελέτη των διατάξεων και η πραγματοποίηση μετρήσεων στα πλαίσια εργαστηριακής άσκησης. Αρχικά, αναπτύσσεται η θεωρία γύρω από τη λειτουργία των ανορθωτικών διατάξεων και γίνεται η προσομοίωση τους με ωμικό φορτίο, ωμικό-επαγωγικό και κινητήρα σε κλειστό βρόχο. Έπειτα, μελετώνται οι προδιαγραφές των στοιχείων του κυκλώματος ισχύος για δεδομένο κινητήρα 4,5 kW. Σε αυτό το πλαίσιο, παρουσιάζονται ο τριφασικός μετασχηματιστής εισόδου, τα θυρίστορ και η δίοδος ελεύθερης διέλευσης -με τον αντίστοιχο απαγωγό θερμότητας- που χρησιμοποιήθηκαν. Επίσης, γίνεται αναφορά στα μετρητικά στοιχεία που επιλέχθηκαν για τη μέτρηση τάσεων και ρευμάτων σε κατάλληλα σημεία. Στη συνέχεια, εξετάζονται τα κυκλώματα παλμοδότησης και ελέγχου της συσκευής, τα οποία υλοποιούνται με χρήση του μικροελεγκτή dsPIC30F4011. Αναλύονται αφενός οι περιφερειακές μονάδες του μικροελεγκτή και αφετέρου τα κυκλώματα με τα οποία αυτές συνδυάζονται για να υλοποιήσουν τις επιθυμητές λειτουργίες της διάταξης: ανίχνευση μηδενισμού της τάσης εισόδου, παλμοδότηση των θυρίστορ, έλεγχο των ρελέ επιλογής τοπολογίας, επικοινωνία με τον χρήστη και μέτρηση της ταχύτητας περιστροφής του κινητήρα. Το επόμενο βήμα αφορά τον χειρισμό της διάταξης μέσω του λογισμικού LabVIEW. Ενώ στην αυτόνομη λειτουργία ο χρήστης αλληλοεπιδρά με τη συσκευή άμεσα μέσω πληκτρολογίου και οθόνης LCD, στην επικοινωνία μέσω Ηλεκτρονικού Υπολογιστή ο χειρισμός, οι μετρήσεις και η επεξεργασία τους γίνονται από απόσταση με τη χρήση του LabVIEW. Τέλος, κατασκευάζεται το κύκλωμα στο εργαστήριο και στη συνέχεια πραγματοποιούνται μετρήσεις για όλους τους τύπους φορτίων και ελέγχου (ανοικτός ή κλειστός βρόχος). Έτσι επιτυγχάνεται η επιβεβαίωση της ορθής λειτουργίας της διάταξης, επαληθεύοντας τη θεωρητική μελέτη.
Abstract (translated): The present thesis engages with the study and development of three-phase rectifiers, regulated by a microcontroller, for laboratory purposes. It was executed in the Laboratory of Electromechanical Energy Conversion in the department of Electrical and Computer Engineering, Polytechnic Faculty University of Patras. The main goal of this thesis is the construction of the three-phase halfwave controlled rectifier and the three-phase fully controlled bridge in one apparatus driving passive loads, as well as DC motor controlling. The final objective is the study of these rectifiers and the accomplishment of electrical measurements, in the context of laboratory practice. Firstly, the theory on the function of the controlled rectifiers is discussed, followed by a simulation in MATLAB/Simulink with resistive and resistive-inductive loads, and with DC motor in PI closed loop. Later, the specifications of each of the compartments of the power-circuit are examined, for a 4.5 kW DC motor. In specific, the three-phase input transformer, the thyristors (SCRs) and the flywheel diode -along with their corresponding heat sink- that were used, are presented in detail. Additionally, the selected voltage and current measurement devices are illustrated. Furthermore, the triggering and control circuits of the apparatus -which are realised with the use of microcontroller dsPIC30F4011 (Microchip)- are examined. The peripheral units of the microcontroller are demonstrated, along with the external circuits with which these units correspond, in order to carry out the prescribed functions of the device: zero crossing, SCR triggering, relay control, user interface and motor speed measurement. Afterwards, the thesis engages with the interface via the LabVIEW software. While the user can interact with the apparatus immediately via the LCD screen and keyboard independently, he/she also may control it via a Personal Computer, in which case the management, the measurements and their editing are done remotely via LabVIEW. Finally, the apparatus is constructed in the laboratory and measurements are taken for all the control and load types. Therefore, the proper function of the apparatus is confirmed, validating the theoretical study.
Appears in Collections:Τμήμα Ηλεκτρολ. Μηχαν. και Τεχνολ. Υπολογ. (ΔΕ)

Files in This Item:
File Description SizeFormat 
Nemertes_Vogiatzakis(ele).pdf12.33 MBAdobe PDFView/Open


This item is licensed under a Creative Commons License Creative Commons