Λειτουργία Μετατροπέα Ισχύος Τύπου M2c Και Προστασία Των Ημιαγωγικών Του Διακοπτών Από Υπερτάσεις Με Xρήση Βαρίστορ Μεταλλικών Οξειδίων

Abstract

Σκοπός της διπλωματικής εργασίας αυτής είναι η μελέτη και η ανάλυση της λειτουργίας του νέου τύπου μετατροπέα ισχύος, Πολυεπίπεδου Μετατροπέα με Μονάδες DC-DC Μετατροπέων (Modular Multilevel Converter, M2C) καθώς και η μελέτη και προσομοίωση των μεθόδων προστασίας του από διάφορους τύπους σφαλμάτων.Πιο συγκεκριμένα, στο κεφάλαιο 2 γίνεται μία αναφορά στους μετατροπείς πολλαπλών επιπέδων που χρησιμοποιούνται μέχρι σήμερα. Στο κεφάλαιο 3 μελετώνται οι βασικές αρχές λειτουργίας του M2C και παρουσιάζονται τα πλεονεκτήματα και τα μειονεκτήματα που προσφέρει ένας τέτοιου τύπου μετατροπέας στις εφαρμογές στις οποίες μπορεί να χρησιμοποιηθεί. Στο κεφάλαιο 4 αναλύεται μία πολύ χρήσιμη παραλλαγή του M2C, o Μετατροπέας Εναλλασσόμενου Βραχίονα (Alternate Arm Converter, A2C). Και για τους δύο μετατροπείς παρουσιάζονται και συγκρίνονται οι διάφορες τεχνικές ελέγχου των διακοπτών τους. Όλα τα παραπάνω επιτυγχάνονται μέσω θεωρητικής προσέγγισης αλλά και προσομοιώσεων. Τέλος, εξετάζεται η δυνατότητα της οικογένειας μετατροπέων M2C να ανταπεξέρχoνται σε σφάλματα στην AC και κυρίως στη DC πλευρά τους, τα οποία οι υπόλοιποι μετατροπείς πολλαπλών επιπέδων δεν μπορούν να αντιμετωπίσουν ικανοποιητικά.Στο κεφάλαιο 5 εξετάζεται η εμφάνιση μεγάλης υπέρτασης στα άκρα του διακόπτη κατεύθυνσης του A2C, που οφείλεται στα πηνία των βραχιόνων του A2C και μπορεί να καταστρέψει τα IGBT του. Μελετάται η προστασία τους με τη χρήση κυκλώματος snubber σε συνδυασμό με βαρίστορ μεταλλικών οξειδίων. Οι προσομοιώσεις γίνονται στο Capture του PSPICE και βασίζονται σε πραγματικά εμπορικά μοντέλα για την επίτευξη όσο το δυνατόν ρεαλιστικότερων αποτελεσμάτων.