Σχεδιασμός και κατασκευή dc-dc μετατροπέα ανύψωσης τάσης για ένταξή του σε dc μικροδύκτιο.

Abstract

Αντικείμενο της παρούσας εργασίας είναι η μελέτη μιας διάταξης συνεχούς ρεύματος με πηγή ισχύος ένα σύστημα από κυψέλες καυσίμου, η σχεδίαση , προσομοίωση και κατασκευή ενός μετατροπέα ανύψωσης τάσης χαμηλού κόστους,καθώς και η μελέτη δύο διαφορετικών τρόπων ελέγχου του συστήματος του μετατροπέα.

Στο 1ο κεφάλαιο αρχικά μελετάται η ένοια της Κατανεμημένης Παραγωγής.Αναφέονται οι μορφές ενέργειας που προσφέρουν τη δυνατότητα Κατανεμημένης Παραγωγής και δίνεται έμφαση στην τεχνολογία κυψελών καυσίμου.

Στο 2ο κεφάλαιο μελετούνται τα Μικροδίκτυα dc και ac και γίνεται σύγκριση μεταξύ τους.

Στο 3ο κεφάλαιο παρουσιάζεται ο μετατροπέας ανύχωσης τάσης.Γίνεται λεπτομερής ανάλυση των διαφορετικών καταστάσεων λειτουργίας και γίνεται η σχεδιάση του μετατροπέα ανύψωσης τάσης που κατασκευάζεται στην παρουσα εργασία.

Στο 4ο κεφάλαιο γίνεται η προσομοίωση της διάταξης συνεχους ρεύματος που θέλουμε να υλοποιήσουμε στο εργαστήριο, σε περιβάλλον Simulink Matlab.Εφαρμόζονται ο έλεγχος τάσης και ο έλεγχος ρεύματος τάσης και γίνεται συγκριτική μελέτη των αποτελεσμάτων της προσομοίωσης.

Στο 5ο κεφάλαιο παρουσιάζεται η κατασκευή του μετατροπέα ανύψωησης και γίνεται πιο λετομερής παρουσίαση του κάθε στοιχίου που αποτελεί τον μετατροπέα.

Στο 6ο κεφάλαιο γίνεται μια σύντομη παρουσίαση του μικροεπεξεργαστή Arduino.

Στο 7ο κεφάλαιο παρουσιάζεται η πειραματική διάταξη που υλοποιήθηκε στο εργαστήριο και τα αποτελέσματα που λάβαμε από τις μετρήσει ς στο εργαστήριο.Στο τέλος του κεφαλαίου γίνεται σύγκριση των αποτελεσμάτων με τις θεωρητικές τιμές.

Στο 8ο κεφάλαιο εξάγονται συμπεράσματα και προτίνονται βελτιώσεις σε διάφορα μέρη της παρούσας εργασίας.

Τέλος καταγράφεται η βιβλιογραφία που χρησιμοποιήθηκε

Abstract

The object of this work is the study of an isolated DC power arrangement using as power source a fuel cell system, the design,simulation and construction of a low cost boost converter, and the study of two different control methods of the converter. In the first chapter initially we studied the concept of Distributed Generation and its advantages over the conventional hierarchical production of electrical power, while indicating the forms of renewable energy sources that offer the possibility of Distributed Generation, with particular emphasis on fuel cell systems. In the second chapter, we introduce the concept of the microgrid and smart grid.We study their charac-teristics as well as the advantages of these technologies. In particular dc microgrids are studied and then compared with the ac microgrids to focus on the points which predominate. In the third chapter a reference to various types of dc-dc converters takes place and a theoretical analy-sis of the boost converter is done. We study the operation in continuous conduction mode, discontinu-ous conduction and threshold continuous-discontinuous conduction .Then we design the step-up con-verter and we conclute the specifications of its various components .Also technique PWM (PWM) is studied as well as the proportional-integral control. In chapter 4 open and closed loop control of boost converter is studied.Particularly voltage control and current-voltage control is stydied theoreticaly and the transfer functions of the closed loop system for each control are pumped. Then the modeling of the experimental setup takes place in Simulink Matlab environment and exported various waveforms for each mode of control. In the end of the chapter com-parison of results for each control mode is done. In chapter 5 the construction of the boost converter is presented and a more detailed presentation of each item of the experimental setup is done. More specifically we present the converter‟s components that are selected as appropriate, and the design of the board. Α presentation of the dc power supply and the metering devices used in the experimental setup is also done. In chapter 6 we present the Arduino microprocessor used for the implementation of PWM technique. In chapter 7 we proceed to the presentation of the experimental setup and the results of experimental measurements made in the laboratory. In the 8th chapter draws conclusions and recommends improvements to parts of our research as well as recommendations for future research. Finally recorded literature used while in Appendix incorporates the manuals of the data used. Keywords. Distributed Generation, Renewable Energy, Fuel Cells, Microgrids, Smart networks, Dc microgrids, boost converter, PWM, pi controller, Control Voltage Control Current-Voltage, Arduino, Microcon-troller,duty cycle, low cost, response system, stability