Please use this identifier to cite or link to this item: http://hdl.handle.net/10889/13325
Title: Αντιστροφέας πηγής εμπέδησης για διασύνδεση δικτύου χαμηλής τάσης με ανανεώσιμη πηγή ενέργειας
Other Titles: Design of an impedance source inverter for the interconnection between a renewable energy source and the low voltage grid
Authors: Πεππές, Χαράλαμπος
Keywords: Αντιστροφείς
Αντιστροφείς πηγής εμπέδησης
Μετατροπείς DC/AC
Keywords (translated): Inverters
Impedance source inverters
DC/AC converters
Abstract: Η παρούσα διπλωματική εργασία πραγματεύεται τη μελέτη και την κατασκευή ενός μετατροπέα ισχύος συνεχούς τάσης σε εναλλασσόμενη με δίκτυο πηγής εμπέδησης στην είσοδο, ο οποίος αναφέρεται στη διεθνή βιβλιογραφία ως Z – Source Inverter (ZSI). Η εργασία αυτή εκπονήθηκε στο Εργαστήριο Ηλεκτρομηχανικής Μετατροπής Ενέργειας του Τμήματος Ηλεκτρολόγων Μηχανικών και Τεχνολογίας Υπολογιστών της Πολυτεχνικής Σχολής του Πανεπιστημίου Πατρών. Σκοπός της παρούσας διπλωματικής εργασίας είναι η ανάλυση αυτής της σχετικά καινούριας τοπολογίας αντιστροφέων, μέσω της οποίας επιτυγχάνεται και ανύψωση της παραγόμενης εναλλασσόμενης τάσης, κάτι το οποίο είναι αδύνατο με τη χρήση των κλασσικών αντιστροφέων . Για το λόγο αυτό, η συγκεκριμένη τοπολογία φαίνεται να είναι ιδανική για τη διασύνδεση μίας ανανεώσιμης πηγής ενέργειας σε δίκτυο χαμηλής τάσης, καθώς μπορεί να αντικαταστήσει τους μετατροπείς δύο βαθμίδων, έχοντας ως αποτέλεσμα τη βελτίωση της απόδοσης του συστήματος. Το θέμα της απόδοσης θα αποτελέσει και αντικείμενο διερεύνησης στην παρούσα διπλωματική εργασία. Αρχικά, γίνεται μία σύντομη αναφορά στα βασικά χαρακτηριστικά των φωτοβολταϊκών συστημάτων, αναλύοντας τη λειτουργίας τους. Επίσης, παρουσιάζεται ο σημαντικός ρόλος των ηλεκτρονικών μετατροπέων ισχύος για τη σύνδεση των φωτοβολταϊκών συστημάτων στο δίκτυο χαμηλής τάσης. Στη συνέχεια, πραγματοποιείται η θεωρητική ανάλυση του μετατροπέα και η ανάλυση των τεχνικών παλμοδότησης που χρησιμοποιήθηκαν. Επιπλέον, παρουσιάζεται ένας έλεγχος κλειστού βρόχου για τη διατήρηση της τάσης εξόδου του μετατροπέα στο επιθυμητό επίπεδο. Το επόμενο βήμα είναι η επιβεβαίωση της θεωρητικής ανάλυσης του μετατροπέα μέσω προσομοίωσης στο λογισμικό Simulink του Matlab. Η διάταξη του μετατροπέα τροφοδοτείται με συνεχή τάση 140V και στην έξοδο παράγεται μία εναλλασσόμενη τάση στα 230Vrms. Ακόμα, παρουσιάζονται οι προσομοιώσεις για την επιβεβαίωση της λειτουργίας του ελέγχου κλειστού βρόχου με τη χρήση ενός PI ελεγκτή. Τέλος, γίνεται η διαστασιολόγηση και η κατασκευή της πειραματικής διάταξης με την οποία πραγματοποιούνται μετρήσεις για την επιβεβαίωση της θεωρητικής ανάλυσης. Για την υλοποίηση της τεχνικής παλμοδότησης που εφαρμόζεται, χρησιμοποιείται ο μικροελεγκτής STM32F429ZI της εταιρίας ST Microelectronics. Ο προγραμματισμός του μικροελεγκτή γίνεται σε γλώσσα C.
Abstract (translated): This diploma thesis is focused on the design and the implementation of an impedance-source DC – AC converter, which is referred in international bibliography as Z – Source Inverter. The work is conducted in the Laboratory of Electromechanical Energy Conversion (LEMEC), Department of Electrical and Computer Engineering, University of Patras. The purpose of this thesis is to examine the relatively new topology of inverters, by which is possible to boost the output AC voltage that cannot be obtained by traditional voltage source and current source converters. For this reason, the suggested topology seems to be ideal to interconnect a renewable energy source to the low voltage grid, replacing the two-stage inverters and improving system’s efficiency. First of all, there is made a brief reference of the basic features of photovoltaic systems analyzing their operation. Moreover, there is presented the importance of power electronics converters for the connection of photovoltaic systems to the AC – grid. Furthermore, there is made a theoretical analysis of the inverter’s circuit and its pulse modulation techniques that have been used. In addition, a closed loop control method is presented in order to maintain inverter’s output voltage to appropriate level. The next step is the validation of theoretical principals through simulations using Matlab/Simulink. The power supply of the inverter is set to 140V in order to get an AC output voltage of 230Vrms. Moreover, there are presented simulations through Matlab/Simulink in order to confirm the close loop control operation using a PI controller. Finally, the PCB is implemented and experiments are conducted in order to confirm the theoretical analysis. The pulse modulation technique is applied using STM32F429ZI microcontroller.
Appears in Collections:Τμήμα Ηλεκτρολ. Μηχαν. και Τεχνολ. Υπολογ. (ΔΕ)

Files in This Item:
File Description SizeFormat 
Nemertes_Peppes(ele).pdf7.9 MBAdobe PDFView/Open


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