Η παρούσα διπλωματική εργασία πραγματεύεται το σχεδιασμό και την κατασκευή ενός μετατροπέα ανόρθωσης και υποβιβασμού τάσης, με διόρθωση του συντελεστή ισχύος. Η χρήση αυτού του μετατροπέα προορίζεται για τη φόρτιση των μπαταριών ενός ηλεκτροκίνητου οχήματος. Η εργασία αυτή εκπονήθηκε στο Εργαστήριο Ηλεκτρομηχανικής Μετατροπής Ενέργειας του Τμήματος Ηλεκτρολόγων Μηχανικών και Τεχνολογίας Υπολογιστών της Πολυτεχνικής Σχολής του Πανεπιστημίου Πατρών.
Κύριος σκοπός της διπλωματικής εργασίας είναι η κατασκευή μιας τριφασικής ανορθωτικής διάταξης υποβιβασμού τάσης η οποία θα πληρεί τις προδιαγραφές περί αρμονικών που θεσπίζονται από τους διεθνείς κανονισμούς. Η δυνατότητα λειτουργίας υπό μοναδιαίο συντελεστή ισχύος πηγάζει από τη μεθοδολογία ελέγχου του μετατροπέα ο οποίος παράλληλα θα πρέπει να επιτελεί το έργο ενός φορτιστή μπαταριών προσφέροντας τη δυνατότητα ελέγχου του ρεύματος και της τάσης εξόδου και προσαρμόζοντας τη λειτουργία του στο εκάστοτε προφίλ φόρτισης των μπαταριών τις οποίες διαχειρίζεται.
Αρχικά αναλύεται η σημασία της διόρθωσης του συντελεστή ισχύος στα σύγχρονα ηλεκτρικά συστήματα και παρουσιάζονται τόσο μεθοδολογίες ελέγχου όσο και ανορθωτικές διατάξεις για λειτουργία υπό μοναδιαίο συντελεστή ισχύος.
Στη συνέχεια γίνεται μια σύντομη αναφορά στις μπαταρίες ως μέσο αποθήκευσης ενέργειας, παρουσιάζονται μέθοδοι και διατάξεις φόρτισης συσσωρευτών ενώ παράλληλα αναλύονται θέματα που αφορούν την ταχύτητα φόρτισης και την διάρκεια ζωής των μπαταριών με τελικό στάδιο την παρουσίαση των μπαταριών του ηλεκτροκίνητου οχήματος του εργαστηρίου και την επιλογή του κατάλληλου προφίλ φόρτισής με βάση τα τεχνικά χαρακτηριστικά και τις προδιαγραφές τους από τον κατασκευαστή.
Το επόμενο βήμα είναι η παρουσίαση του τριφασικού μετατροπέα, που θα υλοποιεί το προφίλ φόρτισης που έχει επιλεγεί, αλλά και της μεθοδολογίας ελέγχου για επίτευξη ημιτονοειδούς ρεύματος εισόδου. Τόσο ο ηλεκτρονικός μετατροπέας ισχύος ως φορτιστής μπαταριών όσο και το κύκλωμα ελέγχου κλειστού βρόχου προσομοιώνονται στο λογισμικό Simulink του Matlab. Επίσης περιγράφονται η ανάλυση, ο σχεδιασμός και η κατασκευή όλων των ηλεκτρικών και ηλεκτρονικών κυκλωμάτων που απαιτούνται για την ορθή λειτουργία του μετατροπέα και παρουσιάζεται η λογική λειτουργίας του μικροϋπολογιστικού συστήματος που συντονίζει τον έλεγχο.
Τέλος πραγματοποιούνται οι πειραματικές δοκιμές προκειμένου να διαπιστωθεί η ορθή λειτουργία του συνολικού συστήματος που κατασκευάστηκε αλλά και για να διαπιστωθούν τυχούσες αποκλίσεις μεταξύ θεωρίας και πράξης. / This diploma thesis deals with the design and construction of a buck type, unity power factor rectifier intended for electric vehicle battery charging. The work was conducted in the Electromechanical Energy Conversion Laboratory, placed at the Department of Electrical and Computer Engineering of the University of Patras.
The main purpose of this thesis is to construct a three-phase buck-type rectifier which meets with the requirements for low input current harmonics established by international regulations. The ability to operate under unity power factor derives from the control method of the converter. The converter will be also performing the task of a battery charger. Therefore, the overall system should be able to provide control of the output voltage and current and adjust its operation to the charging profile and the type of the battery used.
Initially, the significance of power factor correction in modern electrical systems is mentioned and control methods as well as the most commonly used rectifiers for unity power factor operation are presented.
Then, a brief reference to the batteries as energy storage means is made and charging methods and devices are presented. Certain issues related to charging speed and battery life are approached. The final stage is the presentation of the batteries installed in the electric vehicle of the Laboratory and the selection of the appropriate charging profile based on the technical specifications of the manufacturer.
The next step is the presentation of the three-phase rectifier which realizes the selected charging profile and the control method in order to achieve sinusoidal input currents .Both the electronic power converter as a battery charger and the closed-loop control circuit are simulated using Simulink of Matlab .The analysis, design and the construction of all electrical and electronic circuits required for the proper operation of the converter is described and the programming logic of the microcontroller that coordinates the control is presented.
Finally, experimental tests are performed in order to check the proper functioning of the overall constructed system and detect any deviations between theory and practice.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:upatras.gr/oai:nemertes:10889/7830 |
| Date | 18 June 2014 |
| Creators | Καλαρίδης, Στυλιανός |
| Contributors | Τατάκης, Εμμανουήλ, Kalaridis, Stylianos, Τατάκης, Εμμανουήλ |
| Source Sets | University of Patras |
| Language | gr |
| Detected Language | Greek |
| Type | Thesis |
| Rights | 0 |
Page generated in 0.0116 seconds