Ανάλυση, Υλοποίηση και Πειραματική Αξιολόγηση Συστημάτων Ελέγχου για έναν Πολυεπίπεδο Μετατροπέα Βαθμίδων
(Modular Multilevel Converter)

Βασιλαδιώτης, Μιχαήλ; Vasiladiotis, Michael

dc.contributor.author	Βασιλαδιώτης, Μιχαήλ
dc.contributor.author	Vasiladiotis, Michael
dc.date.accessioned	2025-03-09T19:52:52Z
dc.date.available	2025-03-09T19:52:52Z
dc.identifier.uri	https://dspace.lib.ntua.gr/xmlui/handle/123456789/61280
dc.identifier.uri	http://dx.doi.org/10.26240/heal.ntua.28976
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	Μοντελοποίηση και Έλεγχος Μετατροπέων	el
dc.subject	Έλεγχος Κλειστού Βρόχου	el
dc.subject	Ανοιχτού Βρόχου	el
dc.subject	Τεχνικές Διαμόρφωσης	el
dc.subject	Modular Multilevel Converter	en
dc.subject	Converter Modeling and Control	en
dc.subject	Feedback control	en
dc.subject	Open-Loop Control	en
dc.subject	Modulation Techniques	en
dc.title	Ανάλυση, Υλοποίηση και Πειραματική Αξιολόγηση Συστημάτων Ελέγχου για έναν Πολυεπίπεδο Μετατροπέα Βαθμίδων (Modular Multilevel Converter)	el
dc.contributor.department	Τομέας Ηλεκτρικής Ισχύος	el
heal.type	bachelorThesis
heal.classification	Πολυεπίπεδο Μετατροπέα Βαθμίδων	el
heal.language	el
heal.access	free
heal.recordProvider	ntua	el
heal.publicationDate	2009-09-01
heal.abstract	Η παρούσα διπλωματική εργασία ασχολείται με συστήματα ελέγχου και τεχνικές διαμόρφωσης για έναν Πολυεπίπεδο Μετατροπέα Βαθμίδων (Modular Multilevel Converter). Κάποιες απλές και πιο σύνθετες δομές αναλύονται, υλοποιούνται και επαληθεύονται πειραματικά σε ένα πρωτότυπο ισχύος 10 kVA. Ο στόχος είναι η βελτίωση της συνολικής συμπεριφοράς του συστήματος, από την άποψη της ποιότητας ισχύος και ευστάθειας σε μόνιμη κατάσταση λειτουργίας και σε μεταβατικές συνθήκες. Αρχικά, ένα ευθύ σχήμα διαμόρφωσης παρουσιάζεται και τα προβλήματά του αναγνωρίζονται. Έπειτα, πιο σύνθετα καινοτόμα συστήματα ελέγχου περιγράφονται θεωρητικά, με χρήση ενός μαθηματικού μοντέλου συνεχούς χρόνου, στο οποίο τα modules του κάθε arm αναπαριστώνται ως μεταβλητές πηγές τάσης. Η βασική ιδέα είναι να χρησιμοποιηθεί η μετρώμενη ή εκτιμώμενη ενέργεια που είναι αποθηκευμένη στους πυκνωτές των modules, έτσι ώστε το σύστημα να γίνει ευσταθές. Αυτό επιτυγχάνεται κυρίως μέσω του ελέγχου του ανακυκλούμενου ρεύματος. Τα αποτελέσματα χρησιμοποιούνται έπειτα για σύγκριση με ένα λεπτομερές μοντέλο διακριτού χρόνου, σύμφωνα με τις παραμέτρους του πρωτοτύπου, στο οποίο λαμβάνονται υπόψιν και όλα τα φαινόμενα διαμόρφωσης εύρους παλμών (PWM). Πραγματοποιούνται προσομοιώσεις και εξάγονται χρήσιμα συμπεράσματα, σχετικά με την ακρίβεια του συνεχούς μοντέλου και την αποτελεσματικότητα των ελεγκτών. Τα πιο σημαντικά σχήματα ελέγχου που παρουσιάζονται είναι: (α) μία δομή ανάδρασης, κατά την οποία εικάζεται ότι οι τάσεις των πυκνωτών είναι διαθέσιμες κάθε χρονική στιγμή και (β) μία προσέγγιση χρησιμοποιώντας εκτίμηση της αποθηκευμένης ενέργειας σε ανοιχτό βρόχο. Ως επόμενο βήμα, το λογισμικό για το κομμάτι του επεξεργαστή σχεδιάζεται και προγραμματίζεται, έτσι ώστε να τεθεί σε λειτουργία το πρωτότυπο του μετατροπέα. Οι ελεγκτές υλοποιούνται σε μία μονάδα επεξεργασίας, η οποία διαχειρίζεται τις αναλογικές μετρήσεις, τους υπολογισμούς και τη διεπαφή με το χρήστη. Ο επεξεργαστής επικοινωνεί με ένα FPGA, το οποίο επεξεργάζεται τα δεδομένα της διαμόρφωσης, εκτελεί τους αλγόριθμους ταξινόμησης και παράγει σήματα οδήγησης για τους διακόπτες του μετατροπέα. Τέλος, παρουσιάζονται πειραματικά αποτελέσματα για την εγκυρότητα και την αξιολόγηση των εννοιών των ελέγχων. Λέξεις-Κλειδιά Πολυεπίπεδος Μετατροπέας Βαθμίδων (Modular Multilevel Converter – M2C), Μοντελοποίηση και Έλεγχος Μετατροπέων, Έλεγχος Κλειστού Βρόχου, Έλεγχος Ανοιχτού Βρόχου, Τεχνικές Διαμόρφωσης i	el
heal.abstract	The present thesis deals with control systems and modulation schemes for a Modular Multilevel Converter. Some simple and more advanced structures are analyzed, implemented and verified experimentally on a 10 kVA Prototype. The aim is to improve the overall behavior of the system, in terms of power quality and stability under steady state and transient operation. Initially, a direct modulation scheme is discussed and its problems are identified. Then, more advanced innovative control systems are described theoretically using a continuous mathematical model, which represents the modules in each arm as variable voltage sources. The basic idea is to use the measured or estimated energy stored in the capacitors of the submodules to stabilize the converter. This is mainly achieved through the control of the circulating current. The results are then used for comparison with a discrete-time detailed model of the prototype, which also contains all pulse width modulation effects. Simulations are carried out and useful conclusions are extracted, regarding the accuracy of the continuous approach and the effectiveness of the controllers. The most significant control schemes, which are introduced, are: (a) a feedback structure, in which it is assumed that the capacitor voltages are available at each time instant and (b) an approach using open-loop energy estimation. As a next step, the software for the processor part is built to run the converter prototype. The controllers are implemented in a processing unit, which manages with analog measurements, calculations and user interface. The processor communicates with an FPGA, which processes the modulation data, performs the sorting algorithms and produces driving signals for the converter switches. Finally, experimental results are presented for the validity and evaluation of the control concepts.	en
heal.sponsor	ΕΜΠ	el
heal.advisorName	Μανιάς, Στέφανος
heal.committeeMemberName	Μανιάς, Στέφανος
heal.committeeMemberName	Κλαδάς, Αντώνιος
heal.committeeMemberName	Παπαθανασίου, Σταύρος
heal.academicPublisher	Σχολή Ηλεκτρολόγων Μηχανικών και Μηχανικών Υπολογιστών	el
heal.academicPublisherID	ntua
heal.numberOfPages	144 σ.
heal.fullTextAvailability	false