Η παρούσα διπλωματική εργασία πραγματεύεται τη μελέτη και κατασκευή μονοφασικών ανορθωτικών διατάξεων 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. Σκοπός είναι η κατασκευή των τριών ελεγχόμενων μονοφασικών ανορθωτών με θυρίστορ, δηλαδή του ανορθωτή ενός παλμού, του ανορθωτή δύο παλμών με μετασχηματιστή μεσαίας λήψης και της ανορθωτικής γέφυρας με τέσσερα θυρίστορ. Απώτερος στόχος είναι η πραγματοποίηση μετρήσεων τάσης και ρεύματος σε διάφορα σημεία των διατάξεων καθώς και η επικοινωνία της κατασκευής με ηλεκτρονικό υπολογιστή μέσω του οποίου θα πραγματοποιείται ο έλεγχος των διατάξεων και θα προβάλλονται οι μετρήσεις, ώστε να χρησιμοποιηθεί η διάταξη για εργαστηριακούς σκοπούς. Αρχικά εξετάζεται η δυνατότητα που υπάρχει να υλοποιηθούν και οι τρείς μονοφασικές ανορθωτικές διατάξεις με χρήση τεσσάρων μόνο θυρίστορ και ενός γενικού κυκλώματος ισχύος αντί να κατασκευαστούν τρείς ξεχωριστοί μετατροπείς. Για τον σκοπό αυτό μπορούν να χρησιμοποιηθούν ρελέ τα οποία μεταβάλλουν την τοπολογία του κυκλώματος ισχύος ανάλογα με το ποιά ανορθωτική διάταξη είναι επιθυμητό να υλοποιείται κάθε φορά. Στη συνέχεια εξετάζονται θέματα που αφορούν την επικοινωνία της διάταξης με το χρήστη και με τον ηλεκτρονικό υπολογιστή, με σκοπό την επιλογή του τρόπου λειτουργίας της καθώς και της γωνίας έναυσης των μετατροπέων, την παλμοδότηση των θυρίστορ, τον έλεγχο των ρελέ του κυκλώματος ισχύος και την τροφοδοσία των τυλιγμάτων τους, καθώς και τη χρήση μετρητικών στοιχείων τάσης και ρεύματος για την πραγματοποίηση ηλεκτρικών μετρήσεων στο κύκλωμα ισχύος. Για τη διεκπεραίωση των περισσοτέρων από αυτές τις λειτουργίες, κυρίαρχο ρόλο έχει ο μικροελεγκτής DSPIC30F4011. Το επόμενο βήμα είναι η δημιουργία ενός εικονικού οργάνου (VI) στην εφαρμογή LabVIEW μέσω του οποίου πραγματοποιείται ο έλεγχος της κατασκευής μέσω ηλεκτρονικού υπολογιστή και προβάλλονται οι μετρήσεις που προέρχονται από τα μετρητικά στοιχεία του κυκλώματος ισχύος. Τέλος, κατασκευάζονται οι διατάξεις στο εργαστήριο και στη συνέχεια πραγματοποιούνται μετρήσεις με σκοπό την επιβεβαίωση και την αξιολόγηση της λειτουργίας της κατασκευής. / This thesis deals with the design and construction of single-phase rectifier devices for laboratory purposes . The work was conducted in Electromechanical Energy Conversion Laboratory , Department of Electrical and Computer Engineering of the University of Patras . The aim is the construction of the three single phase controlled thyristor rectifiers, the one pulse rectifier , the two pulses rectifier with split-winding transformer and the four thyristors bridge rectifier. The uppermost goal is to perform measurements of voltage and current at various points of the power circuit and to carry out construction-computer communication through which the construction can be controlled and electrical measurements can be viewed.

Η παρούσα διπλωματική εργασία εξετάζει την μελέτη, την εξομοίωση και την κατασκευή μιας νέας τοπολογίας για τη διασύνδεση ενός φωτοβολταϊκού πλαισίου με το δίκτυο χαμηλής τάσης του δικτύου. Η διάταξη που επιλέχτηκε αποτελεί την πρώτη βαθμίδα σε ένα σύστημα που χρησιμοποιεί μετατροπέα δύο βαθμίδων για την αντιστροφή της τάσης του φωτοβολταϊκού πλαισίου έτσι ώστε να επιτευχθεί η σύνδεση του με το δίκτυο. Η βασική λειτουργία της διάταξης αυτής είναι η ανύψωση και η σταθεροποίηση της τάσης στην έξοδο. Το κύκλωμα που μελετήθηκε είναι τύπου Boost με έναν μετασχηματιστή αντί για το πηνίο. Το πρωτεύον του μετασχηματιστή τοποθετείται στη θέση του πηνίου και το δευτερεύον σε σειρά στην έξοδο, έτσι ώστε να επιτυγχάνετε η περαιτέρω ανύψωση της τάσης. Η κατασκευή του μετατροπέα πραγματοποιήθηκε στο εργαστήριο και ο έλεγχος της διάταξης έγινε με τη χρήση μικροελεγκτή (dsPIC30F4011). Τα πειραματικά αποτελέσματα επιβεβαίωσαν την θεωρητική ανάλυση που έγινε και την ορθή λειτουργία του κυκλώματος μας. Ο βαθμός απόδοσης κρίνετε ικανοποιητικά υψηλός καθώς και το κέρδος τάσης του μετατροπέα. Η τοπολογία μπορεί να χρησιμοποιηθεί με διάφορες παραλλαγές της και σε άλλα κυκλώματα επιτρέποντας έτσι την βελτίωση των χαρακτηριστικών τους όπως αύξηση της απόδοσης και του κέρδους τάσης. / -

Η παρούσα διπλωματική εργασία πραγματεύεται το σχεδιασμό και την κατασκευή μίας διάταξης φόρτισης ενός κινητηρίου συστήματος. Η διάταξη αυτή, αποτελούμενη από μια μηχανή Συνεχούς Ρεύματος και έναν ηλεκτρονικό μετατροπέα, παρέχει τη δυνατότητα εργαστηριακής εξομοίωσης ενός οποιουδήποτε φορτίου που επιθυμούμε να επιβληθεί στο ηλεκτροκινητήριο σύστημα. Η μεταβολή του φορτίου επιτυγχάνεται με τον κατάλληλο έλεγχο του μετατροπέα. Η εργασία αυτή εκπονήθηκε στο Εργαστήριο Ηλεκτρομηχανικής Μετατροπής Ενέργειας του Τμήματος Ηλεκτρολόγων Μηχανικών και Τεχνολογίας Υπολογιστών της Πολυτεχνικής Σχολής του Πανεπιστημίου Πατρών. Σκοπός της διπλωματικής εργασίας είναι η κατασκευή ενός ηλεκτρονικού μετατροπέα ισχύος, ο οποίος σε συνδυασμό με μία μηχανή συνεχούς ρεύματος ξένης διέγερσης, που λειτουργεί ως γεννήτρια, θα φορτίζει έναν κινητήρα που συνδέεται στον άξονα της, εξομοιώνοντας έργαστηριακά τις εξωτερικές δυνάμεις που ασκούνται σε ένα όχημα κατά την κίνηση του. Απώτερος στόχος είναι η κατάλληλη φόρτιση ενός οποιουδήποτε ελεγχόμενου ηλεκτροκινητήριου συστήματος ώστε να υλοποιηθεί ένα εργαστηριακό σύστημα το οποίο να παρέχει τη δυνατότητα διερεύνησης της λειτουργίας του κάτω από οποιεσδήποτε συνθήκες στατικής ή δυναμικής καταπόνησης καθώς και επιβεβαίωσης θεωρητικών αναλύσεων. Αρχικά γίνεται ανάλυση του φορτίου του κινητήρα ενός οχήματος και μέσω της εξίσωσης κινήσεως αναζητείται τρόπος ώστε να συνδεθεί κατάλληλα η σχέση αυτή με την εξίσωση που δίνει τη ροπή στον άξονα μιας μηχανής συνεχούς ρεύματος, ούτως ώστε να εξομοιωθεί το φορτίο του κινητήρα του οχήματος. Στη συνέχεια γίνεται η επιλογή του κατάλληλου για την εφαρμογή μετατροπέα και αναλύεται η λειτουργία του. Την θεωρητική μελέτη ακολουθεί η μελέτη του συστήματος σε περιβάλλον MATLAΒ/SIMULINK προκειμένου να εξακριβωθεί η ορθή λειτουργία του συνολικού συστήματος πριν την κατασκευή του. Συγχρόνως γίνεται η μελέτη για τον έλεγχο του ηλεκτρομηχανικού συστήματος, έτσι ώστε το σύστημα να λειτουργεί ανεξάρτητα, δίνοντας την κατάλληλη ροπή στον άξονα μετρώντας τον αριθμό στροφών, την κλίση του οδοστρώματος και την πραγματική ροπή στον άξονα της γεννήτριας. Τέλος, γίνεται η μελέτη και η κατασκευή της διάταξης στο εργαστήριο, με τη χρήση της οποίας διεξάγονται μετρήσεις για την επιβεβαίωση και την αξιολόγηση της θεωρητικής μελέτης. / This diploma thesis deals with the design and implementation of an electromechanical system able to strain a vehicle’s motor. This system consists of a Direct Current machine and a power converter, which can actually strain any given electric motor drive. Any desirable strain can be achieved on the electric motor drive, by controlling the converter properly. This study was conducted in the Laboratory of Electromechanical Energy Conversion, Department of Electrical and Computer Engineering, School of Engineering, University of Patras. The purpose of this diploma thesis is the construction of an electromechanical system, which will be attached on the shaft of an electric motor in order to strain it and simulate a car’s driving conditions. The equation of a car’s motion is analyzed and the forces applied on a car are presented. Then these forces are combined with the torque applied on a Direct Current generator’s shaft in order to accomplish the simulation of the external forces applied on a car, while in motion. The next step is to confirm the theoretical analysis by computer simulation, which takes place in Matlab/Simulink environment. Finally, the design and manufacturing of the laboratory experimental set-up is being studied, in order to carry out the measurements required to confirm and evaluate the theory.

Η παρούσα διπλωματική εργασία πραγματεύεται τη μελέτη και κατασκευή ενός μετατροπέα συνεχούς τάσης σε εναλλασσόμενη (αντιστροφέας) που προορίζεται για τη σύνδεση ενός φωτοβολταϊκού πλαισίου στο δίκτυο χαμηλής τάσης. Η εργασία εκπονήθηκε στο Εργαστήριο Ηλεκτρομηχανικής Μετατροπής Ενέργειας του Τμήματος Ηλεκτρολόγων Μηχανικών και Τεχνολογίας Υπολογιστών του Πανεπιστημίου Πατρών. Αρχικά, παρουσιάζονται, συνοπτικά, πληροφορίες για τη φωτοβολταϊκή τεχνολογία και για τους τρόπους διασύνδεσής τους με την κατανάλωση ή το δίκτυο. Στη συνέχεια, γίνεται αναφορά στον αντιστροφέα της διπλωματικής εργασίας. Πιο συγκεκριμένα, μελετάται ένας διαφορικός αντιστροφέας τύπου boost, ένα χαρακτηρισμό που τον οφείλει στην δυνατότητα, να επιτευχθεί μέσω αυτού εναλλασσόμενη τάση εξόδου με ενεργό τιμή μεγαλύτερη της συνεχούς τάσης εισόδου. Ο μετατροπέας αυτός αποτελείται στην ουσία από δύο επιμέρους μετατροπείς dc-dc τύπου boost, με τη συνδυασμένη λειτουργία των οποίων επιτυγχάνεται η επιθυμητή μετατροπή. Η ονομαστική ισχύς για την οποία πραγματοποιείται ο σχεδιασμός του μετατροπέα είναι ίση με 250W. Με δεδομένα τα μεγέθη ρευμάτων και τάσεων, καθώς και των κυματώσεων στα ρεύματα των πηνίων και στις τάσεις των πυκνωτών, υπολογίστηκαν οι τιμές των στοιχείων, βάσει των οποίων έγιναν οι προσομοιώσεις. Κατόπιν, δοκιμάστηκαν σε προσομοίωση διάφορες μορφές ελέγχου του αντιστροφέα, με μόνη ικανοποιητική αυτή του έλεγχου με ολίσθηση στο πεδίο καταστάσεων. Αυτός ήταν και ο έλεγχος που τελικά επιλέχθηκε για τη διάταξη που μελετήθηκε, γι’ αυτό και γίνεται αναλυτική περιγραφή του ελέγχου αυτού. Λόγω των απαιτήσεών του αποφασίστηκε ο έλεγχος να υλοποιηθεί χωρίς χρήση μικροελεγκτή, αλλά με χρήση αποκλειστικά ολοκληρωμένων αναλογικών κυκλωμάτων. Ακολουθεί η περιγραφή της διαδικασίας σχεδίασης και κατασκευής του μετατροπέα που έγινε στο Εργαστήριο Ηλεκτρομηχανικής Μετατροπής Ενέργειας και παρουσιάζονται τα επιμέρους στοιχεία και οι συνδεσμολογίες που χρησιμοποιήθηκαν. Τέλος, περιγράφονται τα πειράματα που πραγματοποιήθηκαν και παρατίθενται τα αποτελέσματα που προέκυψαν, αποδεικνύοντας την ορθή λειτουργία της διάταξης. Επίσης, εξάγονται τα ανάλογα συμπεράσματα. / In this diploma thesis, a Power Inverter in order to connect an Alternating Current-Photovoltaic (AC-PV module) to the low voltage grid is analyzed, designed and manufactured. The work was carried out in the Laboratory of Electrical and Mechanical Energy Conversion at the Department of Electrical and Computer Engineering of the Polytechnic School, University of Patras, Greece. At first, some data and information concerning the photovoltaic technology are presented as well as the connection modes of a PV system or module. Secondly, the operation and structure of the inverter is described. Specifically, a differential output boost inverter is examined, the title of which is derived from its ability to produce an output voltage larger than the input voltage. In fact, this converter consists of two boost dc-dc converters, the combined operation of which achieves the desirable operation of the inverter. The nominal power of the inverter is chosen to be equal to 250W. Depending on the expected values of the currents and voltages, as well as on the ripple voltages of the capacitors and the ripple currents of the inductors, the component values were calculated. The following step was to simulate the operation of the converter under different control techniques. The only control method with satisfying results which was eventually applied to the inverter was the sliding mode control, so it is extensively described. Due to its requirements, this control technique was implemented without using a microcontroller, but only using analog integrated circuits. The design and implementation of the inverter is then described along with the selected components and some individual circuits. Finally, the results of the conducted experiments are presented, the good operation of the setup is confirmed and the related conclusions are derived.

Η παρούσα διπλωματική εργασία πραγματεύεται τη μελέτη, την ανάλυση και την κατασκευή μιας καινοτόμας τοπολογίας μονοφασικού αντιστροφέα για τη διασύνδεση φωτοβολταϊκών γεννητριών, μικρής ισχύος, με το ηλεκτρικό δίκτυο των αστικών περιοχών. Η εργασία αυτή εκπονήθηκε στο Εργαστήριο Ηλεκτρομηχανικής Μετατροπής Ενέργειας του Τμήματος Ηλεκτρολόγων Μηχανικών και Τεχνολογίας Υπολογιστών της Πολυτεχνικής Σχολής του Πανεπιστημίου Πατρών. Στα πλαίσια του θεσμού της πρακτικής άσκησης, ένα τμήμα της εκπονήθηκε στην τεχνική εταιρία Πάραλος Α.Ε. Σκοπός της διπλωματικής εργασίας είναι συμβολή της στη μελέτη των νέων τεχνολογιών στον τομέα των φωτοβολταϊκών (Φ/Β) μονάδων διεσπαρμένης παραγωγής, λαμβάνοντας υπόψιν τις υψηλές θερμοκρασίες λειτουργίας που μειώνουν δραστικά την διάρκεια ζωής των ηλεκτρολυτικών πυκνωτών και συνεπώς των ίδιων των μετατροπέων. Επί του πρακτέου διερευνάται και κατασκευάζεται μια βελτιωμένη εκδοχή του υψίσυχνου μονοφασικού αντιστροφέα ρεύματος βασιζόμενου στην τοπολογία Flyback. Η βελτίωση αφορά την ενσωμάτωση ενός κυκλώματος αποσύζευξης της ισχύος, που εξομαλύνει το ρεύμα εισόδου αναιρώντας την ανάγκη χρήσης ηλεκτρολυτικού πυκνωτή τόσο στην είσοδο, όσο και στο κύκλωμα αποσύζευξης αυξάνοντας έτσι τη διάρκεια ζωής του μετατροπέα, καθιστώντας τον με αυτόν τον τρόπο κατάλληλο για εφαρμογές «Φωτοβολταϊκών Πλαισίων Εναλλασσόμενου Ρεύματος» (AC-PV Modules). Ο συγκεκριμένος αντιστροφέας έχει προταθεί στη διεθνή επιστημονική βιβλιογραφία και στην παρούσα διπλωματική εργασία αναλύεται κατά κύριο λόγο η μεθοδολογία κατασκευής του ώστε να διευρευνηθεί η λειτουργία και η απόδοσή του Αρχικά έγινε μια διεξοδική θεωρητική ανάλυση και μελέτη των καταστάσεων λειτουργίας του αλλά και της συνολικής συμπεριφοράς του βελτιωμένου αντιστροφέα ρεύματος τοπολογίας Flyback. Με την εμπειρία που αποκτήθηκε στην διάρκεια της πρακτικής άσκησης, ακολούθησε η συσχέτιση των παραμέτρων του αντιστροφέα και η επιλογή αυτών ώστε να ανταποκριθεί στις προδιαγραφές που τέθηκαν και να ανταπεξέλθει στα δεδομένα του ηλεκτρικού δικτύου της Ελλάδας. Το επόμενο βήμα ήταν η προσομοίωση της τοπολογίας σε ηλεκτρονικό υπολογιστή με ειδικό πρόγραμμα προσομοιώσεων ηλεκτρικών κυκλωμάτων (PSpice). Επιβεβαιώθηκε η λειτουργία του, έγινε ο βέλτιστος σχεδιασμός και τέλος πραγματοποιήθηκε ο κατά το δυνατόν ακριβέστερος υπολογισμός των απωλειών στα διάφορα στοιχεία ώστε να γίνει ορθή επιλογή των ημιαγωγικών στοιχείων του μετατροπέα. Τέλος, έγινε η κατασκευή του αντιστροφέα με πυκνωτή αποσύζευξης της ισχύος και επιβεβαιώθηκε πειραματικά η ορθή λειτουργία του για διάφορες συνθήκες λειτουργίας. Έπειτα συγκεντρώθηκαν μετρήσεις, αφ’ ενός μεν για την εξαγωγή συμπερασμάτων σχετικά με την απόδοση, αφ’ ετέρου δε για σύγκριση με τα αναμενόμενα θεωρητικά αποτελέσματα. / This diploma thesis deals with the study, analysis and implementation of a novel single phase inverter which is used for the interconnection of small photovoltaic (PV) generators with the electric utility grid of urban regions. This work was conducted in the Laboratory of Electromechanical Energy Conversion Department of Electrical and Computer Engineering, School of Engineering, University of Patras. The diploma thesis was also partially conducted within the internship at the engineering company Paralos S.A. This project pertains to the sector of Dispersed Power Generation PV systems, especially to Alternating Current Photovoltaic Modules (AC-PV Modules) systems in which a low power dc-ac utility interactive inverter is individually mounted on a PV module. Taking into account that the lifetime of the ac module inverter is shortened because it operates under very high atmospheric temperature, an improved Flyback-type single phase high frequency current source inverter is proposed. The improvement relies on the integration of a power pulsation decoupling circuit which aims at input current smoothing without using electrolytic capacitors and enables employment of film capacitors with small capacitance not only for the dc input line but also for the decoupling circuit. The additional circuit is expected to extend the lifetime of the inverter since the use of electrolytic capacitors under a high temperature environment drastically shortens their life.The proposed inverter circuit has already been presented in the international scientific community but the current thesis mainly analyzes the implementation methodology and investigates the inverter’s performance and behavior. Initially, a thorough theoretical analysis was made on the flyback-type utility interactive inverter’s operation and its circuit configuration. Subsequently, analytical mathematical equations were developed to describe the relationships between the parameters of the proposed inverter. Using these equations, the electric components were selected, as to meet up with the Greek electric utility grid specifications. The next step is the simulation of the topology, which was performed by a specialized on electric circuit simulation computer program (PSpice). The proper behavior of the simulated circuit was confirmed and the precise losses of the components were calculated through the program. Regarding this fact, the components were selected for an optimal design of the inverter. Last but not least, the Flyback-type current source inverter with decoupling capacitor was constructed and its operation was experimentally confirmed. Also, measurements of the inverter’s performance were collected.

Σκοπός της παρούσας εργασίας είναι η προσομοίωση και κατακευή ηλεκτρονικού μετατροπέα ισχύος για τη σύνδεση με το ηλεκτρικό δίκτυο του υβριδικού συστήματος της ανεμογεννήτριας και των φωτοβολταϊκών πλαισίων που είναι εγκατεστημένα στο εργαστηρίο Ε.Η.Μ.Ε. / This study is about simulation and constraction of a grid connected converter which connects a photovoltaic panel and a wind turbine into the electric grid.

Η παρούσα διπλωματική εργασία πραγματεύεται τη μελέτη, το σχεδιασμό και την κατασκευή ενός ηλεκτρονικού μετατροπέα ισχύος ανύψωσης συνεχούς μεταβαλλόμενης τάσης εισόδου σε σταθερή συνεχή τάση εξόδου. Η εργασία αυτή εκπονήθηκε στο Εργαστήριο Ηλεκτρομηχανικής Μετατροπής Ενέργειας του τμήματος Ηλεκτρολόγων Μηχανικών και Τεχνολογίας Υπολογιστών της Πολυτεχνικής Σχολής του Πανεπιστημίου Πατρών. Σκοπός της εργασίας είναι η κατασκευή ενός ηλεκτρονικού μετατροπέα συνεχούς τάσης σε συνεχή, ο οποίος θα τροφοδοτείται από ένα σύστημα ενεργειακών κυψελών και θα παρέχει σταθερή συνεχή τάση εξόδου 50V, ούτως ώστε στην συνέχεια να τροφοδοτείται ένας αντιστροφέας, ο οποίος θα οδηγεί ένα dc brushless κινητήρα. Το συγκεκριμένο σύστημα ενεργειακών κυψελών έχει μεταβαλλόμενη τάση εισόδου από 26-43Vdc και μέγιστη ισχύ 1200W. Αρχικά, παρουσιάζεται μια συνοπτική θεωρία, η οποία αναλύει την χαρακτηριστική V-I μιας ενεργειακής κυψέλης. Στην συνέχεια αναλύεται το σύστημα ενεργειακών κυψελών, το οποίο θα χρησιμοποιηθεί στην εφαρμογή μας. Στην συνέχεια, ακολουθεί η θεωρητική ανάλυση του απλού μετατροπέα ανύψωσης συνεχούς τάσης σε συνεχή αρχικά και έπειτα η θεωρητική ανάλυση του μετατροπέα ανύψωσης συνεχούς τάσης σε συνεχή με διαδοχική αγωγή τεσσάρων φάσεων, που κατασκευάστηκε για την συγκεκριμένη εφαρμογή. Ο συγκεκριμένος μετατροπέας της εφαρμογής προσομοιώθηκε στο πρόγραμμα PSpice ούτως ώστε να ελεγχθεί η συμπεριφορά του. Στο επόμενο βήμα, γίνεται αναλυτική παρουσίαση όλων των στοιχείων και κυκλωμάτων που χρησιμοποιήθηκαν για την κατασκευή του ηλεκτρονικού μετατροπέα. Τέλος αναλύονται τα δυο προγράμματα ελέγχου που σχεδιάστηκαν για τον έλεγχο της τάσης εξόδου στα 50V dc, το πρόγραμμα ανοικτού και κλειστού βρόγχου και παρουσιάζονται οι μετρήσεις που διεξήχθησαν στον μετατροπέα για την επιβεβαίωση και αξιολόγηση της θεωρητικής ανάλυσης. / The thesis deals with the design, study and construction of a dc/dc boost converter, having a variable input voltage and a constant output voltage. The work was conducted in the Laboratory of Electromechanical Energy Conversion, Department of Electrical and Computer Engineering School of Engineering, University of Patras. The aim is to construct a dc/dc converter, which will be supplied by a fuel cell system and will provide a constant dc output voltage at 50V, in order to supply then an inverter, which will drive a dc brushless motor. In the specific fuel cells system the voltage varies from 26-43V dc and it has maximum output power 1200W. First, a small theory is presented, which analyzes the polarization curve of a fuel cell. Then we analyze the fuel cell system, which will be used in this application. Next, a theoretical analysis of the simple boost converter and then the theoretical analysis of the interleaved multi-(four) channel boost converter, which was constructed, are presented. This converter is simulated with the program PSpice, in order to check its operation. In the next step, a comprehensive presentation of all of the chips and circuits which were used for the construction of the converter is done. Finally, the two programs designed for the control of the output voltage at 50V dc, the open and close loop programs, are analyzed and the experimental measurements carried out in the converter are displayed, so as to confirm and evaluate the theoretical analysis

Σκοπός της παρούσας εργασίας είναι η μελέτη, η προσομοίωση και η κατασκευή ηλεκτρονικού μετατροπέα ισχύος, για τη διασύνδεση με το ηλεκτρικό δίκτυο, πηγών ηλεκτρικής ενέργειας που προέρχονται από ανανεώσιμες μορφές, συγκεκριμένα από την ανεμογεννήτρια και το φωτοβολταϊκό σύστημα που είναι εγκατεστημένα στο Εργαστήριο Ηλεκτρομηχανικής Μετατροπής Ενέργειας (Ε.Η.Μ.Ε). / This paper is about study, simulation, design and constraction electronic power converter to connect with the electric grid, sourses of electricity generated by renewable energy, specifically from wind and solar.

Η παρούσα διπλωματική εργασία πραγματεύεται τη διερεύνηση μεθόδου εξοικονόμησης ενέργειας σε ηλεκτροκίνητο όχημα, μέσω ελέγχου του κινηητήρα για την ελαχιστοποίηση των απωλειών του ηλεκτροκινητήριου συστήματος. Στη συγκεκριμένη περίπτωση, το ηλεκτροκινητήριο σύστημα αποτελείται από ασύγχρονο τριφασικό κινητήρα οδηγούμενο. από αντιστροφέα τάσης, ο οποίος τροφοδοτείται από συσσωρευτές. Η εργασία αυτή εκπονήθηκε στο Εργαστήριο Ηλεκτρομηχανικής Μετατροπής Ενέργειας του Τμήματος Ηλεκτρολόγων Μηχανικών της Πολυτεχνικής Σχολής του Πανεπιστημίου Πατρών. Σκοπός της διπλωματικής αυτής εργασίας είναι η ανάπτυξη της μεθόδου εξοικονόμησης ενέργειας σε ηλεκτροκίνητο όχημα, μέσω ελαχιστοποίησης των απωλειών του συστήματος. Η ελαχιστοποίηση των απωλειών υλοποιείται μεταβάλλοντας τη μαγνητική ροή διακένου του ασύγχρονου κινητήρα και το λόγο μετάδοσης του κιβωτίου ταχυτήτων. Απώτερος στόχος είναι η επέκταση της μεθόδου ελαχιστοποίησης των απωλειών του ηλεκτροκινητήριου συστήματος που αναπτύχθηκε στη διδακτορική διατριβή του Ε.Ρίκου, "Μέθοδοι Εξοικονόμησης Ενέργειας σε Ηλεκτροκίνητα Οχήματα". Πανεπιστήμιο Πατρών, Τμήμα Ηλεκτρολόγων Μηχανικών και Τεχνολογίας Υπολογιστών, Πάτρα 2005, στην περίπτωση κινητήριου συστήματος με ασύγχρονο τριφασικό κινητήρα και αντιστροφέα και επιβεβαίωση της αποτελεσματικότητάς της σε θεωρητικό επίπεδο, επίπεδο προσομοίωσης και πειραματικό. Αρχικά, εξετάζονται οι σχέσεις που περιγράφουν τις απώλειες ισχύος που παράγονται κατά τη λειτουργία του ηλεκτροκίνητου οχήματος, καθώς και η εξάρτησή τους από τη μαγνητική ροή διακένου και το λόγο μετάδοσης του κιβωτίου ταχυτήτων. Στη συνέχεια, δείχνεται με γραφικό τρόπο η δυνατότητα ελαχιστοποίησης των απωλειών του συστήματος με τη μεταβολή της μαγνητικής ροής διακένου και του λόγου μετάδοσης για δεδομένες μόνιμες καταστάσης λειτουργίας (ταχύτητα και δύναμη στους τροχούς του οχήματος). Το επόμενο βήμα είναι η επιβεβαίωση της θεωρητικής μελέτης μέσω προσομοίωσης η οποία γίνεται σε περιβάλλον Matlab/ Simulink. Τέλος, κατασκευάζονται στο εργαστήριο πειραματική διάταξη με χρήση της οποίας διεξάγονται μετρήσεις για την επιβεβαίωση και αξιολόγηση της θεωρητικής μελέτης. / This diploma thesis discourses the analysis of an energy saving method in an electrically powered vehicle by control of the electric motor for the loss minimization of the electromotion system. In this case, the electromotion system consists of an induction motor, driven by a voltage inverter which is fed by batteries. This project was based in the Laboratory of Electromechanincal Energy Conversion of School of Engineering of University of Patras. The objective of this project is the development of the method for energy saving in an electrically powered vehicle, through system losses minimization. The loss minimization is carried out by controlling motor air-gap magnetic flux and gear ratio. The aim of the project is the extension of the electromotion system loss minimization method which was developed in the doctoral thesis of Evangelos Rikos, "Methods of energy saving in electric vehicles", University of Patras, department of Electrical and Computer Engineering, Patras 2005 for the case of a three phase induction motor and inverter electric drive, as well as the confirmation of its effectiveness in theoretical level, simulation and experimental level. At first, an analysis of the equations that describe the losses of the electric vehicle is performed as well as their dependence from the air-gap flux and gear ratio. Following, is graphically demonstrated the ability to minimize the losses of the electromotion system by controlling the air-gap flux and the gear ratio for certain steady states (values of force and velocity at the vehicle's wheels). The next step is the confirmation of the theoretical analysis by simulation which is carried out in Matlab/Simulink environment. Finally, a three phase inverter is constructed with the use of which, the experiment is carried out on order to confirm the efficiency and evaluate the accuracy of the theoretical analysis

Σκοπός της παρούσας εργασίας ήταν να γίνει μια εκτενής καταγραφή και παρουσίαση των ηλεκτρονικών μετατροπέων που χρησιμοποιούνται για τη διασύνδεση των Ανανεώσιμων Πηγών Ενέργειας (Α.Π.Ε) στο δίκτυο. Αφού γίνεται αρχικά μια αναφορά στις Α.Π.Ε και στα Ηλεκτρονικά Ισχύος, στη συνέχεια παρουσιάζονται οι διαφορετικές τοπολογίες των ηλεκτρονικών μετατροπέων που μπορούν να χρησιμοποιηθούν σε κάθε εφαρμογή. Για τους μετατροπείς, εξηγείται πρώτα η λειτουργία τους και στη συνέχεια αναφέρονται τα πλεονεκτήματα και μειονεκτήματα της κάθε τοπολογίας προκειμένου να παρέχεται στον αναγνώστη η δυνατότητα γρήγορης, εύκολης και άμεσης σύγκρισης. Επίσης, παρουσιάζονται κατάλληλα συστήματα για την αποθήκευση της ενέργειας προερχόμενη από Α.Π.Ε. Τέλος, προσομοιώνεται το ίδιο φωτοβολταϊκό σύστημα χρησιμοποιώντας τρεις διαφορετικούς μετατροπείς, διαφορετικής τοπολογίας ο κάθε ένας, προκειμένου να συγκριθούν και να αναλυθούν τα αποτελέσματα με βάση τη θεωρητική ανάλυση που έχει προηγηθεί. / The aim of this dissertation was to present the power-electronic systems for the grid integration of renewable energy sources. Once both the renewable energy sources and the power electronics are discussed, different topologies of power converters that can be used in such systems are presented. Converters’ operation is firstly explained, followed by a list of advantages and disadvantages of them so as the reader can make an easy, fast and direct comparison. Storage systems appropriate for renewable energy sources systems are also shown. At the end, a simulation of a photovoltaic system with three different kinds of inverter is performed in order to compare and analyze the results based on the theoretical analysis previously presented.