Η παρούσα διπλωματική εργασία πραγματεύεται τη μελέτη, την ανάλυση καθώς και την κατασκευή ενός μετατροπέα συνεχούς τάσεως σε συνεχή, ο οποίος μπορεί να χρησιμοποιηθεί σε ένα φωτοβολταϊκό σύστημα. Κατόπιν, η σύνδεση ενός αντιστροφέα στην έξοδο του μετατροπέα dc-dc επιτρέπει τη διασύνδεση του φωτοβολταϊκού συστήματος με το δίκτυο χαμηλής τάσης. Ο μετατροπέας dc-dc, που εξετάζεται στην παρούσα διπλωματική εργασία, είναι ένας νέος τύπος μετατροπέα που συνδυάζει ένα μετατροπέα Βoost με έναν Flyback με τη χρήση, όμως, ενός μόνο ημιαγωγικού στοιχείου. Με το μετατροπέα αυτό επιτυγχάνεται ανύψωση της τάσεως εισόδου, σε επίπεδα ικανά να οδηγηθεί η επόμενη βαθμίδα. Η εργασία αυτή εκπονήθηκε στο Εργαστήριο Ηλεκτρομηχανικής Μετατροπής Ενέργειας του Τμήματος Ηλεκτρολόγων Μηχανικών και Τεχνολογίας Υπολογιστών της Πολυτεχνικής Σχολής του Πανεπιστημίου Πατρών. Έχοντας ως πρώτο στόχο τη θεωρητική ανάλυση του προαναφερθέντος μετατροπέα και την εξαγωγή των χαρακτηριστικών καμπυλών εξόδου του, αυτό που αρχικά έγινε ήταν μια θεώρηση πως ο νέος αυτός μετατροπέας ισοδυναμεί με δύο άλλους, έναν Βoost και έναν Flyback συνδεδεμένους σε σειρά, και επομένως έχει τη δυνατότητα να περιγραφεί από τις εξισώσεις τους. Με βάση τη θεώρηση αυτή χρησιμοποιήθηκαν οι εξισώσεις του κάθε μετατροπέα για να προκύψουν οι χαρακτηριστικές καμπύλες εξόδου. Στη συνέχεια, προσομοιώθηκε με τη βοήθεια του προγράμματος PSpice τόσο ο σύνθετος μετατροπέας, όσο και ο συνδυασμός των δύο μετατροπέων και συγκρίθηκαν τα θεωρητικά αποτελέσματα με αυτά της προσομοίωσης και για τις δύο περιπτώσεις με στόχο την επιβεβαίωση της προτεινόμενης θεωρητικής ανάλυσης. Τέλος πραγματοποιήθηκε η κατασκευή του μετατροπέα αυτού με απώτερο σκοπό τη σύγκριση πειραματικών και θεωρητικών αποτελεσμάτων. / This study presents a detailed analysis of the overall behavior of a dc-dc single-switch boost-flyback step-up converter. The behavioral investigation is carried out supposing it consists of a boost in series with a flyback. The interesting thing of this converter is its modes of operation (continuous, discontinuous and mixed), which are depicted analytically. Simulation and experimental results by the construction of this converter validate the theoretical analysis.

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 ασχολείται με τη μελέτη και την κατασκευή μιας νέας τοπολογίας για τη διασύνδεση ενός φωτοβολταϊκού πλαισίου με το δίκτυο χαμηλής τάσης. Η διάταξη που επιλέχτηκε αποτελεί το πρώτο στάδιο ενός μετατροπέα δύο βαθμίδων που χρησιμοποιείται για την αντιστροφή της τάσης του φωτοβολταϊκού πλαισίου και τη σύνδεση αυτού με το δίκτυο. Η βασική λειτουργία της διάταξης είναι η ανύψωση και σταθεροποίηση της τάσης εισόδου στα επίπεδα των 400 V. Η επιλογή της τοπολογίας στηρίχτηκε στον απλό σχεδιασμό, το υψηλό κέρδος τάσης και την ύπαρξη ενός μόνο διακοπτικού στοιχείου. Το κύκλωμα που μελετήθηκε είναι ένας μετατροπέας Boost σε συνδυασμό με ένα μετατροπέα Flyback με δυο δευτερεύοντα τυλίγματα. Πιο συγκεκριμένα, το πηνίο του μετατροπέα Boost αντικαθίσταται από το πρωτεύον τύλιγμα του Μ/Σ Flyback, ενώ τα δύο δευτερεύοντα μεταφέρουν τη μαγνητική ενέργεια στην έξοδο με σκοπό την επιπλέον ενίσχυση της τάσης εξόδου που προσφέρει ο Boost. Η κατασκευή του μετατροπέα και του κυκλώματος ελέγχου πραγματοποιήθηκε στο Εργαστήριο Ηλεκτρομηχανικής Μετατροπής Ενέργειας. Τα πειραματικά αποτελέσματα επιβεβαίωσαν τη θεωρητική ανάλυση που έγινε και την ορθή λειτουργία του κυκλώματός μας. Ο μετατροπέας επιτυγχάνει υψηλά κέρδη τάσης (μέχρι και 20 φορές), ενώ ο βαθμός απόδοσης κρίνεται αρκετά ικανοποιητικός για επίπεδα ισχύος μέχρι 150 W, αφού μετρήθηκε πάνω από 85%. Ως προέκταση της κατασκευής, θα μπορούσε να υλοποιηθεί βρόχος ανάδρασης με σκοπό τη σταθεροποίηση της τάσης εξόδου στα 400 V καθώς και M.P.P.T. έλεγχος για τη βέλτιστης λειτουργίας της Φ/Β γεννήτριας εισόδου. / --