- / -

Σκοπός της εργασίας αυτής είναι να εξετασθεί πως μπορεί να πραγματοποιηθεί η μεταφορά δεδομένων μέσω των γραμμών ρεύματος, ποιοι είναι οι ανασταλτικοί παράγοντες σε αυτή τη διαδικασία, με ποιους τρόπους μπορεί να εξασφαλίσουμε όσο το δυνατόν λιγότερα σφάλματα και πως μπορεί να υλοποιηθεί αυτό στην πράξη. Για τα παραπάνω θα γίνουν προσομοιώσεις με βάση πειραματικά δεδομένα που έχουν δημοσιευτεί, αλλά όχι δικά μας πειράματα σε πραγματικές γραμμές. Λόγω της χαμηλής ποιότητας της μεταφοράς αυτής προτείνεται και μια μέθοδος η οποία προσαρμόζεται στις συνθήκες του εκάστοτε καναλιού και ελαχιστοποιεί τα προβλήματα αυτού. Αρχικά αναλύονται και περιγράφονται τα διάφορα μοντέλα που έχουν προταθεί για την περιγραφή ενός συστήματος PLC. Στη συνέχεια, εξετάζεται ο τρόπος μετάδοσης που θα χρησιμοποιηθεί, δηλαδή τα OFDM, καθώς και διάφορες κωδικοποιήσεις και διαμορφώσεις που χρησιμοποιούνται. Κατόπιν, με χρήση των δύο παραπάνω, δηλαδή του μοντέλου του καναλιού και του τρόπου μετάδοσης, προχωράμε σε μια προσομοίωση του όλου συστήματος για να εξετάσουμε τα πιθανά σφάλματα και να κάνουμε τις απαραίτητες βελτιώσεις. Στις προσομοιώσεις αυτές θέλουμε να υπάρχουν λίγα σφάλματα αλλά υψηλή ταχύτητα μετάδοσης. Τα αποτελέσματα των προσομοιώσεων αυτών δεν είναι ικανοποιητικά για εμάς, οπότε προτείνουμε έναν τρόπο βελτίωσης του τελικού αποτελέσματος, ο οποίος βασίζεται στην αναγνώριση του καναλιού από το οποίο γίνεται η μετάδοση ώστε να μηδενιστεί το σφάλμα. Με χρήση αυτής της αναγνώρισης του καναλιού, έχουμε πολύ καλά αποτελέσματα, αφού μόνο σε περιπτώσεις πολύ υψηλού θορύβου έχουμε μεγάλο σφάλμα. Όταν ο θόρυβος πέφτει σε φυσιολογικά επίπεδα τότε το σφάλμα είναι σχεδόν μηδενικό, όποτε μπορεί να θεωρηθεί ότι η μετάδοση γίνεται σωστά. Τελικά προσομοιώνουμε ένα σύστημα το οποίο μεταδίδει στο φάσμα 5-15MHz ενώ τα δεδομένα μας αποστέλλονται με ταχύτητα 64Mbps. / The purpose of this project is to test the power line channel as a communication channel. We test deifferent models of the channel and simulate the data transfer. Finally we get good results as we use a channel estimation to improve the transfer quality. The tranfer is at the band of 5-15MHz, with 64Mbps.

Η παρούσα διπλωματική εργασία έχει ως αντικείμενο μελέτης την ανάπτυξη ενός υβριδικού συστήματος που περιλαμβάνει έναν HVDC μετατροπέα (με θυρίστορ μεταγωγής γραμμής) και ένα στατικό αντισταθμιστή και χρησιμοποιείται για τη μεταφορά ενέργειας σε δίκτυα που δε διαθέτουν σύγχρονη παραγωγή. Η μελέτη θα περιλαμβάνει όλα εκείνα τα στοιχεία που είναι απαραίτητα για τη διασύνδεση σε ένα κεντρικό δίκτυο. Το προτεινόμενο σύστημα συνδυάζει καλή απόδοση, χαμηλό κόστος και μικρή απώλεια ισχύος από τον HVDC μετατροπέα με τη γρήγορη δυναμική απόδοση ενός συστήματος μεταφοράς στηριζόμενο σε VSC (μετατροπέας πηγής τάσης). Η μελέτη περιγράφει τις αρχές και τις στρατηγικές ελέγχου του προτεινόμενου συστήματος. Επίσης παρουσιάζονται προσομοιώσεις στο πρόγραμμα PSCAD που καταδεικνύουν τη δυναμική συμπεριφορά και αξιολογούν το προτεινόμενο σύστημα κάτω από διάφορες συνθήκες λειτουργίας, όπως ψυχρή εκκίνηση, αυξομειώσεις φορτίου ή παραγωγής και συνθήκες ac σφαλμάτων. / The current diploma thesis deals with the development of a hybrid system comprising an HVDC converter (line commutated thyristor) and a STATCOM which is proposed for the connection of networks with no synchronous generation to a main grid. The proposed system combines the robust performance and low capital cost and power loss of a line-commutated HVDC converter, with the fast dynamic performance of a VSC system. The thesis describes the principles and control strategies of the proposed system. PSCAD/EMTDC simulations are presented to demonstrate the robust performance and to validate the proposed system during various operating conditions such as black-start, variations of load or generation and ac fault conditions.

Στόχος της παρούσας διπλωματικής εργασίας είναι η μελέτη μέτρησης της διασποράς μεγέθους λιποσωμάτων με την τεχνική της συντονιζόμενης ανίχνευσης παλμών ωμικού ρεύματος, σε σύγκριση με την μέθοδο της δυναμικής σκέδασης φωτός, που χρησιμοποιείται συνήθως. Για τον σκοπό αυτό, μελετήθηκε η διασπορά μεγέθους διαφόρων λιποσωμικών διασπορών, σε διάφορους χρόνους μετά την παρασκευή τους, πριν και μετά από λυοφιλοποίηση, καθώς και όταν επωάστηκαν (για διάφορες χρονικές περιόδους) παρουσία πρωτεϊνών. Όλοι οι τύποι λιποσωμάτων χαρακτηρίστηκαν ως προς το μέγεθος και τον δείκτη πολυδιασποράς και με τις δύο τεχνικές: Δυναμική σκέδαση φωτός (DLS) και την τεχνική συντονισμένης ανίχνευσης παλμών ωμικού ρεύματος (TRPS). Από την μελέτη σταθερότητας μεγέθους των λιποσωμάτων μετά από λυοφιλοποίηση (freeze-drying), φαίνεται ότι η σταθερότητα του μεγέθους, εξαρτάται από το υδατικό μέσο στο οποίο βρίσκονται και από την λιπιδική συγκέντρωση του δείγματος. Ακόμα, έγινε προσπάθεια να διερευνηθεί αν το ποσοστό του φορτίου που φέρουν τα λιποσώματα, επηρεάζει την σταθερότητα του μεγέθους, και παρασκευάστηκαν SUV λιποσώματα με διαφορετικό φορτίο. Σύμφωνα με τα αποτελέσματα, η σταθερότητα μεγέθους των λιποσωμάτων με την πάροδο του χρόνου, δεν εξαρτάται από τη συγκέντρωση της διασποράς (τουλάχιστον στην περιοχή συγκεντρώσεων που μελετήθηκαν), αλλά από το φορτίο που φέρουν. Πιο συγκεκριμένα, στα λιποσώματα με 20% PG, το μέγεθος αυξήθηκε κατά 5-22%, σε αντίθεση με τα λιποσώματα που φέρουν 10% PG, στα οποία το μέγεθος αυξήθηκε κατά 2,5-10%. Τέλος, η επώαση παρουσία πρωτεϊνών, φάνηκε να επηρεάζει σημαντικά το μέγεθος των λιποσωμάτων (με και χωρίς φορτίο) μετά από 48 ώρες. / The aim of this study is to investigate the results of a TRPS technique to measure the size distribution of various types of liposomes in comparison with those obtained by the classically used DLS methodology. For this, the size stability of liposomes was studied (using both techniques) before and after a freeze drying cycle, and also before and after their incubation (for various time periods) in presence of proteins. All types of liposomes were characterized for their size and polydispersity index, by using the two techniques: Dynamic light scattering (DLS) and Tunable Resistive Pulse Sensing (TRPS). The size stability study of liposomes, after freeze-drying, was found to depend on the aqueous medium in which they are dispersed (buffer or glucose) and (more) on the lipid concentration of the dispersions. The effect of adding a charged lipid in the liposome bilayer on their size stability was additionally investigated. For this, charged and non-charged SUV liposomes were prepared. According to the results the size stability of liposomes is affected by their charge. Specifically, liposomes with 20% PG, size increased by 5-22 % and liposomes with 10% PG, size increased by 2,5-10 %. Finally, the size stability of liposomes in the presence of proteins was studied, by using two different liposome types, with or without charge. The results showed that the size distribution remained stable during the first 48 hours of incubation but after that, liposome size was significantly increased.

Η παρούσα διπλωματική εργασία πραγματεύεται την μελέτη, τον σχεδιασμό και την κατασκευή ενός ηλεκτρονικά ελεγχόμενου μηχανικού φορτίου. 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 δημιουργία ενός μηχανικού φορτίου του οποίου το προφίλ μπορεί να ελέγχεται με την χρήση ψηφιακού μικροελεγκτή. Αρχικά, εξετάζεται η θέση που κατέχει το μηχανικό φορτίο σε ένα ηλεκτρικό κινητήριο σύστημα και παρουσιάζονται οι χαρακτηριστικές καμπύλες των διάφορων τύπων μηχανικών φορτίων. Στη συνέχεια, μελετώνται η βασική αρχή λειτουργίας, οι μαθηματικές εξισώσεις καθώς και τα κατασκευαστικά χαρακτηριστικά των μηχανών συνεχούς ρεύματος αλλά και της μηχανής που χρησιμοποιήθηκε στην κατασκευή. Στο επόμενο βήμα, γίνεται μια θεωρητική ανάλυση του κυκλώματος της πλήρους γέφυρας που κατασκευάστηκε καθώς και όλων των υπόλοιπων κυκλωμάτων και στοιχείων που είναι αναγκαία για την λειτουργία της. Επιπροσθέτως, αναλύεται η μέθοδος παλμοδότησης των διακοπτικών στοιχείων του μετατροπέα, που είναι η Διαμόρφωση Εύρους Παλμών (PWM) καθώς και τα ιδιαίτερα χαρακτηριστικά του μικροελεγτή που χρησιμοποιήθηκε. Για το συνολικό σύστημα, αποτελούμενο από την μηχανή συνεχούς ρεύματος και τον μετατροπέα τύπου πλήρους γέφυρας, δημιουργήθηκε ένα μαθηματικό μοντέλο στο περιβάλλον Simulink για να ελεγχθεί η συμπεριφορά του. Τέλος, αναλύονται τα τεχνικά χαρακτηριστικά όλων των κυκλωμάτων που κατασκευάστηκαν και παρατίθενται τα παλμογραφήματα που προέκυψαν από τα πειράματα που διενεργήθηκαν μετά την ολοκλήρωση της κατασκευής. / This thesis deals with the study, design and construction of an electronically controlled mechanical load. 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 create a mechanical load whose profile can be controlled using digital microcontroller. First, was considered the position of the mechanical load in an electric driving system and shows the characteristic curves of various types of mechanical loads. Then was studied the basic principle of operation, mathematical equations and the construction of DC machines and the machine used in construction. The next step is a theoretical analysis of the full bridge circuit that is constructed and all other circuits and components necessary for its operation. In addition, explains the method of interrupted pulses data converter, which is shaping pulse width (PWM) and the characteristics of icroconroler which is used. For the total system, consisting of the DC machine and type full bridge converter, a mathematical model in Simulink environment to verify its behavior. Finally, analyzing the technical characteristics of all circuits built out and the curves obtained from experiments carried out after the completion of construction.

Αυτή η εργασία πραγματοποιείται στα πλαίσια της ανάπτυξης της έρευνας και της μελέτης στον τομέα του πλάσματος. Βασικός της στόχος, στο πρώτο μέρος, είναι η μακροσκοπική μελέτη της ηλεκτρικής εκκένωσης αίγλης συνεχούς ρεύματος χαμηλής πίεσης σε άζωτο σε διαφορετικές συνθήκες πίεσης και αντίστασης φορτίου μέσω των χαρακτηριστικών τάσης-ρεύματος (V-I) και των παλμών ρεύματος και φωτός με τη βοήθεια του φωτοπολλαπλασιαστή. Στο δεύτερο μέρος, στόχος είναι η μικροσκοπική μελέτη των εκκενώσεων και των μετα-εκκενώσεων σε παλμική τροφοδοσία κάτω από ροή αερίου σε ατμοσφαιρική πίεση υπό διαφορετικές ηλεκτρικές και χαρακτηριστικές παραμέτρους (συχνότητα, εφαρμοζόμενη ισχύς, ροή αερίου) και διαφορετικά αέρια(άζωτο-άζωτο/οξυγόνο-άζωτο/αργό). Συνεπώς, με μια ποιοτική προσέγγιση, η ταυτοποίηση των αντιδρώντων σωματίων στη φασματοσκοπική μελέτη και η αναφορά της επίδρασης των αερίων μιγμάτων στην παραγωγή τους ολοκληρώνει τη δουλειά αυτής της διπλωματικής / This study was based on the collaboration between the laboratory’ des Gas et des Plasma’ of Pau, France and the laboratory of electrotechnic materials of University of Patras, Greece. In France, the object of this diplomatic work was the study of the discharges in dielectric barrier in different conditions of pressure, power, flow of gas and percentage of gas in different mixture (pure nitrogen, nitrogen-oxygen, and nitrogen-argon) at atmospheric pressure. The microscopic study of glow and afterglow helped us to indentify the species in the plasma and the results were able to be used in applications of treatment of surfaces. In Greece, the object of the diplomatic work was the study of discharges in low pressure in different conditions of pressure and resistance of charge in pure nitrogen. The macroscopic study helped us to analyze the characteristic curve of tendency - current and the vibrations of current and photomultiplier.

Η παρούσα εργασία αναφέρεται στη μελέτη της ηλεκτρικής εκκένωσης τύπου κορώνας και ιδιαίτερα στα ηλεκτρικά και υδροδυναμικά (ηλεκτρικός άνεμος) φαινόμενα που τη συνοδεύουν. Μια εκκένωση κορώνας είναι το φαινόμενο που δημιουργείται σε ένα αέριο διάκενο μεταξύ δύο ηλεκτροδίων διαφορετικής ακτίνας καμπυλότητας, όταν αυτά βρίσκονται υπό την επίδραση διαφοράς δυναμικού μερικών kV. Η εκκένωση κορώνας συνοδεύεται από την εμφάνιση ηλεκτρικών, οπτικών, ακουστικών, χημικών, αεροδυναμικών (ηλεκτρικός άνεμος) και ραδιοηλεκτρικών φαινομένων. Ο ηλεκτρικός άνεμος είναι ένα φαινόμενο το οποίο δημιουργείται από τη μετάδοση της ορμής των ιόντων στα ουδέτερα μόρια του αερίου οπότε παρατηρείται μία κίνηση του αερίου από το ηλεκτρόδιο με μικρή ακτίνα καμπυλότητας, προς το άλλο ηλεκτρόδιο. Το κύριο αντικείμενο της εργασίας αυτής είναι η μελέτη του φαινομένου της θετικής κορώνας, μεταξύ μιας μη συμμετρικής διάταξης ηλεκτροδίων, στον ατμοσφαιρικό αέρα. Στην άνοδο τοποθετήθηκαν μια και δύο ακίδες της ίδιας ακτίνας καμπυλότητας ενώ χρησιμοποιήθηκαν τρεις διαφορετικές κάθοδοι. Οι πειραματικές μετρήσεις είχαν ως στόχο τον προσδιορισμό της χαρακτηριστικής του μέσου ρεύματος της εκκένωσης συναρτήσει της τάσης διακένου, των παλμών του ρεύματος για διάφορες τιμές της τάσης , τον προσδιορισμό της κατανομής και της χαρακτηριστικής της ταχύτητας του ηλεκτρικού ανέμου καθώς και της χαρακτηριστικής της θερμοκρασίας του ηλεκτρικού ανέμου. Πρέπει να αναφέρουμε ότι οι μετρήσεις πραγματοποιήθηκαν για συνεχή και παλμική τάση λειτουργίας. / In this thesis, the effect of the positive corona discharge was studied. Especially, electric and hydrodynamic phenomena (corona wind) were studied. By the term “corona discharge”, one generally refers to the ensemble of phenomena which occur in a gaseous medium in the vicinity of conductors of small radius of curvature, subjected to intense, but not disruptive, electric fields. The main part of this thesis is experimental procedures that were held between a non-symmetrical set-up of electrodes in atmospheric air in order to, initially define the V-I characteristics and study the current impulses for different voltage values. Furthermore, we studied the velocity distribution and velocity characteristics of corona wind. In the last part of this work the temperature characteristics are present. It is important to mention that the experimental measurements were carried out on continuous and pulsed voltage.

Ένα από τα πιο σύγχρονα προβλήματα στα συστήματα Ηλεκτρικής Ενέργειας είναι οι αρμονικές ρεύματος. Γενικά, η αρμονική μιας κύμανσης είναι μια συνιστώσα συχνότητας του σήματος, η οποία είναι ακέραιο πολλαπλάσιο της θεμελιώδους συχνότητας, π.χ. εάν η θεμελιώδης συχνότητα είναι f, οι αρμονικές έχουν συχνότητες 2f,3f,4f και ούτω κάθε εξής. Για το ηλεκτρικό σήμα, η θεμελιώδης συχνότητα είναι τα 50 Hz. Άρα, οι αρμονικές του ηλεκτρικού ρεύματος έχουν συχνότητες ακέραια πολλαπλάσια της θεμελιώδους συχνότητας. Παραδείγματος χάρη, 100 Hz είναι η αρμονική δεύτερης τάξης, 150 Hz είναι η αρμονική τρίτης τάξης, 200 Hz είναι η αρμονική τέταρτης τάξης και ούτω κάθε εξής. Αιτία ύπαρξης αρμονικών ρεύματος είναι η ύπαρξη μη γραμμικών φορτίων, φορτίων δηλαδή, που παίρνουν ρεύμα διαφορετικής κυματομορφής από την τάση, άγουν δηλαδή ρεύμα μόνο σε ορισμένες περιοχές της τάσης. Τα προβλήματα που δημιουργούν οι αρμονικές είναι: α) μείωση του συντελεστή ισχύος με αποτέλεσμα αυξημένες απώλειες στα καλώδια, β) φαινόμενα συντονισμού με συνέπεια την καταστροφή πυκνωτών και μετασχηματιστών, γ) αρμονική παραμόρφωση τάσης η οποία οδηγεί σε αύξηση απωλειών σε κινητήρες, δ) παρεμβολές σε κυκλώματα ελέγχου και τηλεπικοινωνιών, ε) λανθασμένη λειτουργία συσκευών προστασίας, ζ) καταπόνηση ηλεκτρικών συσκευών. Όλα τα παραπάνω δημιουργούν υποβάθμιση της ποιότητας ισχύος. Και αν λάβουμε υπόψη την αυξανόμενη χρήση μη γραμμικών φορτίων τότε η βελτίωση της ποιότητας ισχύος είναι επιτακτική στην σημερινή εποχή. Για την αντιμετώπιση των αρμονικών ρεύματος, χρησιμοποιούμε αρμονικά φίλτρα. Τα αρμονικά φίλτρα χωρίζονται σε τρείς κατηγορίες. Υπάρχουν τα παθητικά φίλτρα, τα ενεργά φίλτρα και τα υβριδικά φίλτρα. Τα παθητικά αρμονικά φίλτρα που αποτελούνται από πυκνωτές, επαγωγές και αντιστάσεις μπορούν να χωριστούν σε φίλτρα συντονισμού και σε υψιπερατά φίλτρα. Αυτά συνδέονται παράλληλα με τα μη γραμμικά φορτία. Τα ενεργά φίλτρα μπορούν να χωριστούν σε παράλληλα ενεργά φίλτρα και σε εν σειρά ενεργά φίλτρα ανάλογα με την κυκλωματική τους διαμόρφωση. Προς το παρόν, τα παράλληλα ενεργά φίλτρα είναι πιο ελκυστικά από τα εν σειρά ενεργά φίλτρα, όσον αφορά την μορφή και την λειτουργία τους. Το παράλληλο ενεργό φίλτρο μπορεί να ελεγχθεί με βάση τον παρακάτω τρόπο ελέγχου. Ο ελεγκτής παρατηρεί το στιγμιαίο ρεύμα του φορτίου. Αποσπά το αρμονικό ρεύμα από το υπό παρατήρηση ρεύμα του φορτίου δια μέσου της ψηφιακής επεξεργασίας του σήματος. Το ενεργό φίλτρο τροφοδοτεί το φορτίο με το αρμονικό ρεύμα που χρειάζεται για να λειτουργήσει σωστά, με συνέπεια να απαλλάσσεται η πηγή τροφοδοσίας από το αρμονικό ρεύμα. Διαφορετικά από το παράλληλο ενεργό φίλτρο, το εν σειρά ενεργό φίλτρο ελέγχεται με βάση τον παρακάτω τρόπο ελέγχου. Ο ελεγκτής παρατηρεί το στιγμιαίο ρεύμα τροφοδοσίας. Αποσπά το αρμονικό ρεύμα από το υπό παρακολούθηση ρεύμα τροφοδοσίας δια μέσου της ψηφιακής επεξεργασίας του σήματος. Το ενεργό φίλτρο εφαρμόζει μια τάση εξισορρόπησης ανάλογη του αρμονικού ρεύματος και αντίθετου πρόσημου επί του πρωτεύοντος του μετασχηματιστή που είναι συνδεδεμένος σε σειρά με την πηγή τροφοδοσίας. Αυτό έχει ως αποτέλεσμα την σημαντική μείωση του αρμονικού ρεύματος τροφοδοσίας. Τα υβριδικά φίλτρα είναι ένας συνδυασμός ενός παθητικού φίλτρου και ενός ενεργού φίλτρου. Μια υβριδική διάταξη που είναι πολύ δημοφιλής είναι η εν σειρά σύνδεση ενός ενεργού φίλτρου και ενός παθητικού φίλτρου. Γενικά, τα υβριδικά φίλτρα έχουν πλεονεκτήματα σε σχέση με τα ενεργά φίλτρα. Μερικά από αυτά είναι: α) εμφάνιση μικρότερης τάσης στον πυκνωτή του φίλτρου, β) χρησιμοποίηση μικρότερης τάσης IGBTs ως στοιχεία ισχύος, γ) μη εμφάνιση της δεσπόζουσας αρμονικής της τάσης στα άκρα του ενεργού φίλτρου, δ) μικρότερης έντασης διακοπτικές αιχμές, ε) καλύτερη εκτέλεση φιλτραρίσματος. Στην συγκεκριμένη διπλωματική εργασία εξετάζεται ένα υβριδικό ενεργό φίλτρο μέσης τάσης που χρησιμοποιεί μετατροπέα τριών επιπέδων και συνδέεται απευθείας στο δίκτυο χωρίς να παρεμβάλλεται μετασχηματιστής. Η υπό μελέτη διάταξη αποτελείται από την πηγή τροφοδοσίας, η οποία είναι ονομαστικής τάσεως 4.16 KV (πολική τάση, rms τιμή) και συχνότητας 60 Hz. Επίσης η επαγωγή της πηγής τροφοδοσίας είναι Ls=0.15 mH. Το μη γραμμικό φορτίο της διάταξης μας είναι μια ανορθωτική διάταξη διόδων, όπου στην AC πλευρά της έχει τοποθετηθεί μία επαγωγή LAC για καλύτερη προστασία ρεύματος. Το υβριδικό ενεργό φίλτρο συνδέεται απευθείας στο φορτίο χωρίς την χρήση μετασχηματιστή υποβίβασης της τάσης. Αυτή η συγκεκριμένη υβριδική διάταξη αποτελείται από ένα παθητικό φίλτρο που είναι συντονισμένο στην έβδομη αρμονική συχνότητα και ένα ενεργό αρμονικό φίλτρο. Το ενεργό και παθητικό φίλτρο συνδέονται σε σειρά. Το ενεργό φίλτρο χρησιμοποιεί μετατροπέα τριών επιπέδων. Η προσομοίωση της συγκεκριμένης διάταξης γίνεται με το πρόγραμμα PSCAD. Τα αποτελέσματα δείχνουν ότι με την ενεργοποίηση του υβριδικού φίλτρου η κυματομορφή του ρεύματος τροφοδοσίας γίνεται σχεδόν ημιτονοειδής. Επίσης, βλέπουμε στο φάσμα με τις αρμονικές συχνότητες του ρεύματος τροφοδοσίας ότι είναι απαλλαγμένο από αρμονικές συχνότητες. Επομένως, η συγκεκριμένη διάταξη προσφέρει καλή εκτέλεση φιλτραρίσματος για εφαρμογές μέσης τάσης. / One of the most outstanding problems in Power Systems is the harmonic current. Generally, a harmonic fluctuation is a component frequency of the signal, which is an integer multiple of the fundamental frequency, e.g. if the fundamental frequency is f, the harmonics have frequency 2f, 3f, 4f, and so forth. For the electrical signal, the fundamental frequency is 50 Hz. Therefore, the harmonics of the power frequencies are integer multiples of the fundamental frequency. For example, 100 Hz is the second order harmonic, 150 Hz is the third order harmonic, 200 Hz is the fourth harmonic order and so on. Reason being harmonic current is the presence of nonlinear loads, i.e. loads that getting a current waveform which is different from the voltage waveform, i.e. drag power only in certain areas of tension. The problems caused by harmonics are: a) reducing the power factor that resulting to increased losses in the cable b) resonance resulting in the destruction of capacitors and transformations, c) harmonic voltage distortion which leads to increased losses in motors, d) interferences to control circuits and telecommunications, e) incorrect operation of protective devices, g) harassment of the electrical devices. All these cause degradation of power quality. And considering the increasing use of nonlinear loads, the improve of power quality is imperative in this era. To meet the harmonic current, using harmonic filters. Harmonic filters are divided into three categories. There are passive filters, active filters and hybrid filters. The passive harmonic filters consisting of capacitors, inductors and resistors can be divided into coordination filters and high pass filters. These are connected in parallel with nonlinear loads. Active filters can be divided into parallel active filters and series active filters in terms of the circuit configuration. At present, the parallel active filters are more attractive than the series active filters, in terms of form and function. The parallel active filter can be controlled by the following way. The controller observes the instantaneous load current. It extracts the harmonic current from the observed load current through the digital signal processing. The active filter supplies the load with harmonic current which needs to function properly, thus the power source exempt from the harmonic current. Different from the parallel active filter, the series active filter is controlled by the following way. The controller observes the instantaneous supply current. It extracts the harmonic current from the supply current through the digital signal processing. The active filter applies a voltage which is proportional to the harmonic current and opposite sign on the primary of the transformer which is connected in series with the power source. This results in significant reduction of the harmonic supply current. Hybrid Filters are a combination of a passive filter and an active filter. A very popular hybrid device is the series connection of an active filter and a passive filter. Generally, hybrid filters have advantages over active filters. Some of these are: a) show less voltage in the capacitor of the filter, b) using lower voltage-rated IGBTs as power devices, c) non-appearance of the dominant harmonic voltage at the ends of the active filter, d) less intense switching spikes, e) better filtering performance. In this thesis examined a medium-voltage transformerless hybrid active filter with three-level converter. The device under study consists of the power source, which has rated voltage 4.16 KV (polar voltage, rms value) and frequency 60 Hz. Also, the induction power source is Ls = 0.15 mH. The non-linear load is a diode rectifier device, where in the AC side has placed an induction of LAC to better protection of current. The hybrid active filter is connected directly to the load without the use of voltage step-down transformer. This particular hybrid device consists of a passive filter which is tuned to the seventh harmonic frequency, and an active harmonic filter. The active and passive filter are connected in series. The active filter uses a three-level inverter. The simulation of this device realized with the program PSCAD. The results indicate that after the activation of the hybrid filter, the power supply waveform is almost sinusoidal. Also see the spectrum with the harmonics of the supply current that is free from harmonics. Therefore, this device offers good performance filtering in medium voltage applications.

Η συγκεκριμένη διπλωματική εργασία πραγματεύεται τη μελέτη, την προσομοίωση και την κατασκευή ενός αντιστροφέα για τη μετατροπή της συνεχούς τάσης της εξόδου ενός φωτοβολταϊκού σε εναλλασσόμενη τάση, ενεργού τιμής και συχνότητας ίδιας με αυτή του δικτύου χαμηλής τάσης. Ο συγκεκριμένος αντιστροφέας είναι ένας νέος τύπος μετατροπέα που συνδυάζει στοιχεία διάφορων ήδη υπάρχοντων μετατροπέων, όπως του μετατροπέα Boost-Flyback με ένα διακοπτικό στοιχείο και του αντιστροφέα Flyback. Η ιδέα είναι να ανυψώσουμε την τάση εξόδου του φωτοβολταϊκού μέσω του μετατροπέα Boost ανύψωσης τάσης και στη συνέχεια να πραγματοποιηθεί η αντιστροφή της και η περαιτέρω ανύψωσή της μέσω του Flyback. Η εργασία αυτή εκπονήθηκε στο Εργαστήριο Ηλεκτρομηχανικής Μετατροπής Ενέργειας του Τμήματος Ηλεκτρολόγων Μηχανικών και Τεχνολογίας Υπολογιστών της Πολυτεχνικής Σχολής του Πανεπιστημίου Πατρών. Από την αναλυτική διερεύνηση της λειτουργίας των δύο μετατροπέων επιλέχθηκε η κατάσταση στην οποία θα λειτουργεί ο αντιστροφέας Boost-Flyback. Προσαρμόζοντας τις ήδη γνωστές εξισώσεις στην περίπτωσή μας εξήχθησαν οι εξισώσεις του αντιστροφέα Boost- Flyback. Με βάση τις εξισώσεις αυτές επιλέχθησαν οι τιμές των στοιχείων που χρησιμοποιήσαμε αρχικά στις προσομοιώσεις και στη συνέχεια στην κατασκευή της διάταξης. Οι προσομοιώσεις, που έγιναν με το πρόγραμμα PSpice αλλά και η συνολική λειτουργία του προτεινόμενου αντιστροφέα επιβεβαιώθηκαν στη συνέχεια από μετρήσεις που πραγματοποιήθηκαν στην πειραματική διάταξη. / -

Η παρούσα διπλωματική εργασία πραγματεύεται τη μελέτη, την ανάλυση καθώς και την κατασκευή μιας νέας τοπολογίας για τη διασύνδεση φωτοβολταϊκών (Φ/Β) 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. Στόχος της διπλωματικής εργασίας είναι η συμβολή της στον τομέα των Φ/Β μονάδων διεσπαρμένης παραγωγής, με την κατασκευή μιας ηλεκτρονικής διάταξης, η οποία θα χρησιμοποιηθεί για τη διασύνδεση φωτοβολταϊκών (Φ/B) γεννητριών μικρής ισχύος, στο ηλεκτρικό δίκτυο χαμηλής τάσης. Συγκεκριμένα, διερευνάται και κατασκευάζεται ένας υψίσυχνος αντιστροφέας ρεύματος τοπολογίας Flyback, ο οποίος θα είναι κατάλληλος για εφαρμογές «Φωτοβολταϊκών Πλαισίων Εναλλασσόμενου Ρεύματος» (AC-PV Modules), δηλαδή Φ/Β διατάξεων, ηλεκτρικής ισχύος έως 300W, στις οποίες ενσωματώνεται ένας ηλεκτρονικός μετατροπέας συνεχούς τάσης σε μονοφασική εναλλασσόμενη (Micro-inverter). Ιδιαίτερα χαρακτηριστικά του αντιστροφέα που κατασκευάστηκε είναι ο μικρός βαθμός πολυπλοκότητας του κυκλώματος ισχύος με άμεση συνέπεια την υψηλή αξιοπιστία του, η γαλβανική απομόνωση που παρέχει ανάμεσα στη Φ/Β γεννήτρια και το ηλεκτρικό δίκτυο εναλλασσόμενου ρεύματος (Ε.Ρ.), η ικανότητα σημαντικής ανύψωσης της τάσης εισόδου του, ο υψηλός συντελεστής ισχύος, καθώς και ο υψηλός βαθμός απόδοσης (ο οποίος αγγίζει το 94,25%) για ένα ευρύ φάσμα λειτουργίας του. Ο μικρός όγκος και το μικρό βάρος (σε περίπτωση βιομηχανοποίησης), είναι επιπρόσθετα χαρακτηριστικά της συγκεκριμένης τοπολογίας. Αρχικά, αναλύεται διεξοδικά η λειτουργία του αντιστροφέα ρεύματος τοπολογίας Flyback, η οποία έχει αναπτυχθεί στη Διδακτορική Διατριβή του Αναστάσιου Χ. Κυρίτση, «Βέλτιστος Σχεδιασμός Υψίσυχνου Μονοφασικού Αντιστροφέα για τη Διασύνδεση Φωτοβολταϊκών Συστημάτων Μικρής Ισχύος με το Δίκτυο Χαμηλής Τάσης». Ταυτόχρονα, διερευνώνται δύο διαφορετικές τεχνικές ελέγχου, οι οποίες οδηγούν σε διαφορετικές καταστάσεις λειτουργίας (λειτουργία σε ασυνεχή αγωγή, DCM - λειτουργία στο όριο μεταξύ συνεχούς και ασυνεχούς αγωγής, BCM) και εξασφαλίζουν τη δημιουργία εναλλασσόμενου ημιτονοειδούς ρεύματος συμφασικού με την τάση του ηλεκτρικού δικτύου. Αναπτύσσονται τα κυκλώματα ελέγχου του αντιστροφέα, ενώ παρουσιάζεται ένας αποτελεσματικός τρόπος μέτρησης του υψίσυχνου διακοπτικού ρεύματος που διαρρέει τα τυλίγματα του μετασχηματιστή του αντιστροφέα. Τέλος, πραγματοποιείται η κατασκευή της διάταξης στο εργαστήριο, με σκοπό τη διεξαγωγή πειραματικών μετρήσεων για την επιβεβαίωση και αξιολόγηση της θεωρητικής ανάλυσης. / This degree thesis deals with the study, the analysis and the manufacture of a new topology that will be used for the interconnection of small photovoltaic (PV) generators with the electric network 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 goal of the present thesis is to contribute in the sector of Dispersed Power Generation PV systems, with the development of an electronic device that will be used for the interconnection of small photovoltaic (PV) generators with the low voltage electric network. Specifically, a high frequency current source Flyback inverter is investigated and manufactured, that will be suitable for “Alternative Current Photovoltaic Modules” (AC-PV Modules) applications. An AC-PV Module is the combination of a single PV module (whose power production varies under 300W) and a single-phase power electronic micro-inverter in a single electrical device. Special characteristics of the inverter are the simple power electronic circuit structure, having high reliability as an immediate consequence, the electrical isolation provided between the PV generator and the electric network, the high power factor and the high efficiency (reaching 94.25%) for a wide range of its power. Moreover, small volume and weight are particular characteristics, attributes very important considering its applications (incorporation in PV generators that will be placed in aspects or roofs of buildings). For this topology - whose theory is in the Ph.D. thesis of A. Ch. Kyritsis “Optimum Design of a High Frequency Singe - Phase Inverter for the Interconnection of Small Power PV Systems with the Low Voltage Network” developed - two different control techniques were investigated, leading to different operation modes (Discontinuous Conduction Mode - DCM, Boundary between Continuous and Discontinuous Mode - BCM) and ensuring alternative sinusoidal current, in phase with the electric network voltage. Simultaneously, their suitability is studied for different power levels. Moreover, the control circuits of the inverter were developed and an effective way of measuring the high - frequency switching currents of the inverter’s transformer is presented. Last but not least, the design of the whole system is completed in the laboratory, in order to carry out the experimental measurements required, to confirm and evaluate the studied theory.