Συμβολή στην Ανάπτυξη Μετατροπέων Ισχύος με Ημιαγωγούς Καρβιδίου του Πυριτίου και Συμβατότητα με τους Κώδικες Δικτύου

Καμπίτσης, Γεώργιος

dc.contributor.author	Καμπίτσης, Γεώργιος	el
dc.date.accessioned	2016-08-25T09:46:08Z
dc.date.available	2016-08-25T09:46:08Z
dc.date.issued	2016-08-25
dc.identifier.uri	https://dspace.lib.ntua.gr/xmlui/handle/123456789/43374
dc.identifier.uri	http://dx.doi.org/10.26240/heal.ntua.2369
dc.rights	Αναφορά Δημιουργού-Μη Εμπορική Χρήση-Όχι Παράγωγα Έργα 3.0 Ελλάδα	*
dc.rights.uri	http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/3.0/gr/	*
dc.subject	αντιστροφέας	el
dc.subject	αξιοπιστία	el
dc.subject	δυνατότητα αδιάλειπτης λειτουργίας	el
dc.subject	καρβίδιο του πυριτίου	el
dc.subject	κώδικες δικτύου	el
dc.subject	inverter	el
dc.subject	reliability	el
dc.subject	Fault Ride Through (FRT)	el
dc.subject	Silicon Carbide (SiC)	el
dc.subject	grid codes	el
dc.title	Συμβολή στην Ανάπτυξη Μετατροπέων Ισχύος με Ημιαγωγούς Καρβιδίου του Πυριτίου και Συμβατότητα με τους Κώδικες Δικτύου	el
dc.contributor.department	Τομέας Ηλεκτρικής Ισχύος	el
heal.type	doctoralThesis
heal.classification	ΑΝΑΝΕΩΣΙΜΕΣ ΠΗΓΕΣ ΕΝΕΡΓΕΙΑΣ	el
heal.classification	ΦΩΤΟΒΟΛΤΑΪΚΑ	el
heal.classification	ΗΛΕΚΤΡΟΝΙΚΑ ΙΣΧΥΟΣ	el
heal.classificationURI	http://data.seab.gr/concepts/76bd627c768a0797183e5ea93400e2e461e24985
heal.classificationURI	http://data.seab.gr/concepts/539a861d1833223336e68108413557ca45506b5c
heal.classificationURI	http://data.seab.gr/concepts/be03342f832a0fa2631519bdb0c8682807cd1e1b
heal.language	el
heal.access	free
heal.recordProvider	ntua	el
heal.publicationDate	2016-07-11
heal.abstract	Στην παρούσα διδακτορική διατριβή μελετάται η αξιοποίηση των ημιαγωγικών διακοπτών καρβιδίου του πυριτίου (SiC) σε μετατροπείς ισχύος διασυνδεδεμένων φωτοβολταϊκών (Φ/Β) σταθμών. Παράλληλα, αναπτύσσονται εξελιγμένες στρατηγικές ελέγχου για την εξασφάλιση της συμβατότητας με τα πρότυπα διασύνδεσης στο δίκτυο ηλεκτρικής ενέργειας και τους σύγχρονους κώδικες δικτύου. Πραγματοποιείται διεξοδική μελέτη της συμπεριφοράς των ημιαγωγών SiC, τόσο στη μόνιμη κατάσταση αγωγής όσο και κατά τις διακοπτικές μεταβάσεις. Ιδιαίτερη έμφαση δίνεται στον χαρακτηρισμό των ημιαγωγών επίδρασης πεδίου ένωσης (JFETs) και των τρανζίστορ επίδρασης πεδίου μονωμένης πύλης (MOSFETs) σε λειτουργία τρίτου τεταρτημόριου και ανάστροφης αποκατάστασης. Η μελέτη επικεντρώνεται στην καταγραφή και ανάλυση της απόκρισης των διακοπτικών στοιχείων SiC σε σφάλματα βραχυκύκλωσης. Ιδιαίτερη προσοχή δίδεται στην επίδραση της παρασιτικής αυτεπαγωγής του κυκλώματος στον τρόπο εξέλιξης του φαινομένου βραχυκύκλωσης. Διεξάγονται διαδοχικά πειράματα βραχυκύκλωσης αυξανόμενης διάρκειας για την καταγραφή της ανθεκτικότητας και του μηχανισμού διάσπασης των διαφόρων τύπων ημιαγωγικών διακοπτών SiC. Τα πειραματικά αποτελέσματα αποδεικνύουν την υπεροχή των ημιαγωγών SiC, έναντι των συμβατικών διακοπτών πυριτίου, από πλευράς απόδοσης, σταθερότητας και αντοχής σε σφάλματα. Επιπλέον, προτείνεται ένα γενικευμένο κύκλωμα οδήγησης, εφαρμόσιμο σε τρανζίστορ ισχύος SiC τόσο μόνιμης κατάστασης αποκοπής (normally-off) όσο και μόνιμης κατάστασης αγωγής (normally-on), η αρχή λειτουργίας του οποίου βασίζεται στην ορθή πόλωση της επαφής πύλης-πηγής. Η αποτελεσματικότητα του κυκλώματος αξιολογείται έχοντας ως κριτήριο την ελαχιστοποίηση των απωλειών αγωγής και των διακοπτικών απωλειών. Τα θεωρητικά αποτελέσματα επικυρώνονται μέσω πειραματικών μετρήσεων, ενώ αναδεικνύονται τα πλεονεκτήματα της προτεινόμενης διάταξης έναντι των συμβατικών κυκλωμάτων οδήγησης. Επίσης, προτείνεται ένα εξελιγμένο κύκλωμα αναγνώρισης και εκκαθάρισης σφαλμάτων υπερέντασης, το οποίο παράλληλα, προστατεύει τους ημιαγωγούς SiC από απώλεια της τροφοδοσίας και από υπέρταση λόγω απότομης διακοπής του ρεύματος βραχυκύκλωσης. Τα προτεινόμενα κυκλώματα οδήγησης και προστασίας αποτελούν τα βασικά δομικά στοιχεία του τριφασικού αντιστροφέα υψηλής απόδοσης, ο οποίος σχεδιάστηκε και κατασκευάστηκε με ημιαγωγικούς διακόπτες SiC, για τη διασύνδεση της Φ/Β γεννήτριας στο δίκτυο ηλεκτρικής ενέργειας. Προηγμένες τεχνικές κλειδώματος φάσης (PLL) υλοποιούνται σε ψηφιακό μικροεπεξεργαστή, η αποτελεσματικότητα των οποίων εξετάζεται σε συνθήκες διαταραχών του δικτύου, όπως βυθίσεις τάσεως και διακυμάνσεις συχνότητας. Η εξαιρετική δυναμική απόκριση του ελεγκτή ρεύματος (PR) σε απότομες μεταβολές των μεγεθών αναφοράς (ενεργός και άεργος ισχύς) επιβεβαιώνεται μέσω προσομοιώσεων στο Matlab/Simulink, καθώς και πειραματικών δοκιμών στον πρωτότυπο Φ/Β αντιστροφέα, ονομαστικής ισχύος 5 kW. Παράλληλα, μελετώνται και αναπτύσσονται τεχνικές ελέγχου για την ικανοποίηση των απαιτήσεων αδιάλειπτης λειτουργίας του Φ/Β σταθμού υπό συνθήκες σφάλματος, σύμφωνα με τους σύγχρονους κώδικες δικτύου. Η προτεινόμενη διάταξη ελέγχου εφαρμόζεται στο πρωτότυπο σύστημα. Ανταποκρίνεται αποτελεσματικά στις απαιτήσεις υποστήριξης της τάσης δικτύου σε συνθήκες τριφασικών και ασύμμετρων βυθίσεων, προκαλώντας ελάχιστη υπερύψωση του ρεύματος εξόδου, μικρή διακύμανση της τάσης του dc-ζυγού, και ικανοποιητική δυναμική απόκριση.	el
heal.sponsor	ΥΠΟΤΡΟΦΙΕΣ ΑΡΙΣΤΕΙΑΣ Ι.Κ.Υ. ΜΕΤΑΠΤΥΧΙΑΚΩΝ ΣΠΟΥΔΩΝ ΣΤΗΝ ΕΛΛΑΔΑ - ΠΡΟΓΡΑΜΜΑ SIEMENS	el
heal.advisorName	Παπαθανασίου, Σταύρος	el
heal.committeeMemberName	Παπαθανασίου, Σταύρος	el
heal.committeeMemberName	Μανιάς, Στέφανος	el
heal.committeeMemberName	Κλαδάς, Αντώνιος	el
heal.committeeMemberName	Ξανθάκης, Ιωάννης	el
heal.committeeMemberName	Σταθόπουλος, Ιωάννης	el
heal.committeeMemberName	Κορρές, Γεώργιος	el
heal.committeeMemberName	Τατάκης, Εμμανουήλ	el
heal.academicPublisher	Σχολή Ηλεκτρολόγων Μηχανικών και Μηχανικών Υπολογιστών	el
heal.academicPublisherID	ntua
heal.numberOfPages	218
heal.fullTextAvailability	true