Μετατροπέας ισχύος εναλλασσόμενου βραχίονα και μέθοδοι προστασίας των ημιαγωγών του με τη χρήση βαρίστορ μεταλλικών οξειδίων συνδεδεμένων σε σειρά και παράλληλα

Κίτσος, Βασίλειος; Kitsos, Vasileios

dc.contributor.author	Κίτσος, Βασίλειος	el
dc.contributor.author	Kitsos, Vasileios	el
dc.date.accessioned	2016-09-08T11:29:40Z
dc.date.available	2016-09-08T11:29:40Z
dc.date.issued	2016-09-08
dc.identifier.uri	https://dspace.lib.ntua.gr/xmlui/handle/123456789/43435
dc.identifier.uri	http://dx.doi.org/10.26240/heal.ntua.12771
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	Μετατροπέας ισχύος εναλλασσόμενου βραχίονα	el
dc.subject	Μετατροπέας ισχύος που αποτελείται από υπομονάδες DC-DC μετατροπέων	el
dc.subject	Κύκλωμα snubber	el
dc.subject	Βαρίστορ μεταλλικών οξειδίων	el
dc.subject	Προστασία IGBTs	el
dc.subject	Modular multilevel converter (MMC)	en
dc.subject	Alternate arm converter (AAC)	el
dc.subject	Snubber circuit	el
dc.subject	Metal oxide varistor (MOV)	el
dc.subject	IGBTs protection	el
dc.title	Μετατροπέας ισχύος εναλλασσόμενου βραχίονα και μέθοδοι προστασίας των ημιαγωγών του με τη χρήση βαρίστορ μεταλλικών οξειδίων συνδεδεμένων σε σειρά και παράλληλα	el
heal.type	bachelorThesis
heal.classification	Μετατροπείς ισχύος	el
heal.language	el
heal.access	free
heal.recordProvider	ntua	el
heal.publicationDate	2016-07-14
heal.abstract	Τα συστήματα μεταφοράς υψηλής τάσης συνεχούς ρεύματος (HVDC) αποτελούν το μέλλον για τη μεταφορά ενέργειας εξαιτίας των πλεονεκτημάτων που παρουσιάζουν για τη μεταφορά σε μεγάλες αποστάσεις. Για να είναι όμως τέτοια συστήματα αποτελεσματικά απαιτούν και τους κατάλληλους μετατροπείς ισχύος, οι οποίοι θα μπορούν να ανταπεξέλθουν στις υψηλές απαιτήσεις ενός τέτοιου συστήματος μεταφοράς. Τη λύση έρχεται να δώσει ένας νέος τύπος μετατροπέα, ο Πολυεπίπεδος Μετατροπέας Ισχύος που αποτελείται από υπομονάδες DC-DC Μετατροπέων (Modular Multilevel Converter ή ΜΜC). Στην παρούσα διπλωματική λοιπόν μελετάμε αρχικά τη δομή και τη λειτουργία 2 διαφορετικών τοπολογιών του MMC μετατροπέα, αυτής που χρησιμοποιεί υπομονάδες ημιγέφυρας και αυτής που χρησιμοποιεί υπομονάδες πλήρους γέφυρας. Στη συνέχεια αναλύουμε τη δομή και τη λειτουργία μιας υβριδικής τοπολογίας του ΜΜC μετατροπέα με τον μετατροπέα 2-επιπέδων, τον Μετατροπέα Εναλλασσόμενου Βραχίονα (Alternate Arm Converter ή AAC). Τον τρόπο που αυτοί οι μετατροπείς λειτουργούν τον βλέπουμε και μέσα από προσομοιώσεις. Στη συνέχεια αναζητούμε τρόπους προστασίας του μετατροπέα εναλλασσόμενου βραχίονα (AAC). Πιο συγκεκριμένα προσπαθούμε να βρούμε τρόπους προστασίας των IGBTs που συνδέονται σε σειρά σε έναν τέτοιο μετατροπέα και αποτελούν τον διακόπτη διεύθυνσης. Ο διακόπτης αυτός σε περίπτωση σφάλματος μπορεί να εκτεθεί σε υπερτάσεις που οφείλονται στο πηνίο που υπάρχει στο βραχίονα του μετατροπέα. Το πηνίο αυτό αποθηκεύει ενέργεια κατά τη λειτουργία του μετατροπέα και σε περίπτωση που ανοίξει ο διακόπτης διεύθυνσης κάποια μη προγραμματισμένη χρονική στιγμή, είτε λόγω εσφαλμένου ελέγχου του διακόπτη είτε για να αντιμετωπιστεί ένα σφάλμα εντός ή εκτός του μετατροπέα, έχουμε σαν αποτέλεσμα να υπάρξει μία ανεπιθύμητη ασυνέχεια του ρεύματος του πηνίου και να δημιουργηθεί μία υπέρταση στα άκρα του πηνίου, η οποία είναι καταστροφική για τους ημιαγωγούς του διακόπτη διεύθυνσης. Εξετάζουμε λοιπόν την προστασία του διακόπτη διεύθυνσης μέσω κυκλωμάτων snubber και μέσω βαρίστορ μεταλλικών οξειδίων (MOVs). Και πάλι βλέπουμε μέσα από προσομοιώσεις πως λειτουργούν οι συγκεκριμένοι τρόποι προστασίας. Τέλος επιχειρούμε να σχεδιάσουμε έναν διακόπτη μεγάλης ισχύος, μαζί με σύστημα προστασίας, ο οποίος θα μπορούσε να χρησιμοποιηθεί σε μία πραγματική εφαρμογή μετατροπέα εναλλασσόμενου βραχίονα. Μέσα από προσομοιώσεις σε συγκεκριμένους τύπους σφαλμάτων διαπιστώνουμε την αποτελεσματικότητα του συγκεκριμένου διακόπτη.	el
heal.abstract	ΗVDC transmission systems are the future for the transfer of energy due to the advantages they present for transfer over long distances. But such systems, in order to be effective, require appropriate power converters, which can cope with the high demands of such a transmission system. The solution is given by a new type of converter, the Modular Multilevel Converter (MMC). Ιn this thesis initially we analyze the structure and function of 2 different topologies of MMC converter, the one which uses half-bridge submodules (HB-MMC) and the one which uses full-bridge submodules (FB-MMC). Then we analyze the structure and operation of a hybrid topology of MMC converter with two level converter, the Alternate Arm Converter (AAC). The way these converters operate was also observed through simulations. Then we search for ways to protect the Alternate Arm Converter. More specifically we are trying to find ways to protect the IGBTs connected in series in such a converter and construct the director switch. This switch can be exposed to overvoltages in case of a fault due to the coil which exists in the converter arm. This coil stores energy during the normal operation of the converter and when the director switch opens at an unscheduled time, because of incorrect switch control or in order a fault within or out of the converter to be confronted, the result is an undesirable discontinuity of the coil current and the generation of an overvoltage across the coil, which is disastrous for the semiconductors of the director switch. So we consider the protection of the director switch through snubber circuits and through metal oxide varistors (MOVs). Again we see through simulations the function of these specific ways of protection. Finally we design a high power switch, together with protection system, which could be used in an actual application of an alternate arm converter. Through simulations to specific types of faults, we see the effectiveness of this switch.	en
heal.advisorName	Μανιάς, Στέφανος	el
heal.committeeMemberName	Παπαθανασίου, Σταύρος	el
heal.committeeMemberName	Κλαδάς, Αντώνιος	el
heal.academicPublisher	Εθνικό Μετσόβιο Πολυτεχνείο. Σχολή Ηλεκτρολόγων Μηχανικών και Μηχανικών Υπολογιστών. Τομέας Ηλεκτρικής Ισχύος	el
heal.academicPublisherID	ntua
heal.numberOfPages	160 σ.
heal.fullTextAvailability	true