Μελέτη και Σχεδιασμός Ηλεκτρονικής Διακοπτικής Κρουστικής Γεννήτριας με τη Χρήση Αντιστροφέα 23 Επιπέδων

Abstract

Σκοπός της παρούσας διπλωματικής εργασίας είναι η ανάλυση, σχεδίαση και προσομοίωση μιας ηλεκτρονικής διακοπτικής κρουστικής γεννήτριας με τη χρήση αντιστροφέα 23 επιπέδων. Η ηλεκτρονική διακοπτική κρουστική γεννήτρια θα παράγει τάση με πλάτος θεμελιώδους συνιστώσας 11kV και χρόνο ημιπεριόδου 100msec. Εν συνεχεία με τη χρήση μετασχηματιστή θα τροφοδοτεί δοκίμιο για δοκιμές βραχυκύκλωσης 80kA υπό τάση 1V. Οι δοκιμές αυτές θα πραγματοποιηθούν σε προστασίες φωτοβολταϊκών συστημάτων προκειμένου να διαπιστωθεί η αξιοπιστία τους. Οι προστασίες αυτές είναι διακόπτες που απομονώνουν τα σφάλματα. Η κρουστική αυτή γεννήτρια θα σχεδιαστεί έτσι ώστε να μπορεί να τροφοδοτηθεί από το δίκτυο. Παράλληλα, αντικείμενο αυτής της διπλωματικής εργασίας είναι η εκτενής μαθηματική ανάλυση και επίλυση της διαμόρφωσης εύρους παλμών με την επιλεκτική εξάλειψη των αρμονικών. Μελετώνται οι αντιστροφείς πολλαπλών επιπέδων και οι διάφορες τοπολογίες , καθώς και η χρήση τους. Εξετάζεται η λειτουργία τους και συγκρίνονται με τους συμβατικούς αντιστροφείς. Αναφέρεται εκτεταμένα και επιλύεται η τεχνική επιλεκτικής εξάλειψης αρμονικών, καθώς ενδείκνυται για τον έλεγχο αντιστροφέων που λειτουργούν σε υψηλές τάσεις και ισχείς. Η επίλυση θα υλοποιηθεί τόσο για μονοφασικούς, όσο και για τριφασικούς αντιστροφείς. Θα δοθούν αναλυτικά όλες οι δυνατές λύσεις. Επιπροσθέτως, θα γίνει εκτενής ανάλυση των αλγορίθμων επίλυσης.

The purpose of this thesis is the analysis, design and simulation of an electronic switching impulse generator through the usage of a multilevel inverter. The electronic switching impulse generator will generate a voltage with fundamental amplitude of 11kV and half-period time of 100msec. Then, through a transformer will supply the test load with 80kA and voltage 1V. The tests will take place in protections for photovoltaic systems to determine their reliability.Protections of photovoltaic systems will undergo these tests in order to have their reliability determined. The impulse generator shall be designed so that it will be possible to be supplied from independent sources of alternating voltage. Moreover, the subject of this thesis is the extensive mathematical analysis and resolution of pulse width modulation through the selective harmonic elimination. The multi-level inverters’ topologies ,as well as their field of usage, are being examined. Furthermore, the multi-level inverters are compared with the conventional ones. In addition the selective harmonics elimination techique is being examined when applied on inverters that are designed for high power and voltages. The solutions will be implemented at both single-phase and three-phase inverters. All possible solutions will be recorded. Lastly, an extensive analysis of the algorithms which solve our problem is presented.