Μελετη Και Προσομοιωση 12-παλμικης Ελεγχομενης Ανορθωτικης Διαταξης

Abstract

Στην παρούσα διπλωματική εργασία μελετάται η ελεγχόμενη ανορθωτική διάταξη δώδεκα παλμών, μια συνήθης επιλογή για τη μετατροπή του εναλλασσόμενου ρεύματος σε πολύ καλής ποιότητας συνεχές, για εφαρμογές μεγάλης ισχύος, ενώ βρίσκει πολλές εφαρμογές στη μεταφορά όσο και στις ανανεώσιμες πηγές ενέργειας. Αποτελείται από δωδεκα θυριστορ συνδεμένα σε δυο ομάδες των εξι, κάθε μια από τις οποίες δέχεται είσοδο από το τριφασικό δίκτυο. Στη μία ομάδα μεσολαβεί ένας μετασχηματιστής τα τυλίγματα του οποίου είναι συνδεμένα σε συνδεσμολογία αστέρα-αστέρα, ενώ η άλλη ομάδα είναι συνδεμένη με μετασχηματιστή αστέρα-τριγώνου, ώστε να επιτύχουμε την απαραίτητη μετατόπιση φάσης.Συγκεκριμένα στο πρώτο κεφάλαιο, πραγματοποιείται μια εισαγωγή στην τεχνολογία των ηλεκτρονικών ισχύος, ενώ παράλληλα εξετάζονται συνοπτικά μια σειρά από ανορθωτικές διατάξεις μικρότερης πολυπλοκότητας. Στο δεύτερο κεφάλαιο αναφέρονται οι κυριότερες εφαρμογές της 12-παλμικής ελεγχόμενης ανορθωτικής διάταξης στην μεταφορά ηλεκτρικής ενέργειας, οπου η διάταξη αυτή αποτελει την επικρατέστερη επιλογή για περιπτώσεις διασύνδεσης δυο συστημάτων διαφορετικής συχνότητας όσο και στις ανανεώσιμες πηγές ενέργειας. Στη συνέχεια, στο τρίτο κεφάλαιο, περιγράφεται η μελέτη της λειτουργίας της 12-παλμικής γέφυρας. Αρχικά εξετάζουμε τον κύριο στοιχείο της διάταξης, το θυρίστορ. Συνδυασμός ομάδων θυρίστορ αποτελούν τα quadrivalve, τα οποία αποτελούν τους ημιαγωγούς διακόπτες για τις γέφυρες του ανορθωτή. Από την μαθηματική ανάλυση που πραγματοποιείται στο τέταρτο κεφάλαιο καθίσταται εμφανής η μειωμένη κυμάτωση του ρεύματος και της τάσης εξοδου καθώς και η καταστολή της 5ης και της 7ης αρμονικής συνιστώσας του ρεύματος εισόδου. Για τη σβέση των υπόλοιπων αρμονικών συνιστωσών εξετάζονται φίλτρα τόσο στην AC όσο και στην DC πλευρά της ανορθωτικής διάταξης.Στη συνέχεια, κεφάλαιο 5, μελετώνται τεχνικές ελέγχου της 12-παλμικής ανορθωτικής διάταξης. Ιδιαίτερα αναπτύσσεται μια στρατηγική ελέγχου βασισμένη στο state-space προσεγγιστικό μοντέλο.Προς στήριξη των παραπάνω θεωρητικών συμπερασμάτων πραγματοποιείται, κεφάλαιο 6, προσομοίωση σε περιβάλλον Μatlab της 12-παλμικής ανορθωτικής διάταξης όσο και άλλων τοπολογιών ανόρθωσης, για διάφορα φορτία και γωνίες έναυσης, ώστε να είναι δυνατή η σύγκριση των ανορθωτικών διατάξεων.Τέλος στο έβδομο κεφάλαιο παρουσιάζονται τα συμπεράσματα της παραπάνω μελέτης, καθώς και προτάσεις για περαιτέρω μελέτη.