Κυκλώματα Οδήγησης Ημιαγωγικών Διακοπτών Normally - On Και Normally - Off Jfets Καρβιδίου Πυριτίου: Εφαρμογή Σε Μετατροπέα Ανύψωσης Τάσης Για Φωτοβολταϊκά Συστήματα

Abstract

Σκοπός της παρούσας διπλωματικής εργασίας είναι η μελέτη, ο σχεδιασμός, η προσομοίωση και η κατασκευή κυκλωμάτων οδήγησης κατάλληλα για τους ημιαγωγικούς διακόπτες JFETs καρβιδίου του πυριτίου. Στη συνέχεια τα συγκεκριμένα κυκλώματα οδήγησης εφαρμόζονται κατά τον σχεδιασμό, τη προσομοίωση και την κατασκευή ενός μετατροπέα ανύψωσης τάσης βασισμένο στους συγκεκριμένους ημιαγωγικούς διακόπτες ισχύος.Αρχικά μελετούνται τα χαρακτηριστικά των Normally-On και για τα Normally-Off SiC JFETs και αναφέρονται τα πλεονεκτήματα των συγκεκριμένων ημιαγωγών εν συγκρίσει με τους συνήθεις ημιαγωγούς πυριτίου. Προκειμένου να πραγματοποιηθούν οι προσομοιώσεις των προτεινόμενων κυκλωμάτων οδήγησης των συγκεκριμένων ημιαγωγών, υλοποιούνται με χρήση του Orcad Pspice Model Editor τα μοντέλα του Normally-On SiC JFET και αντίστοιχα του Normally-Off.Προτείνονται διατάξεις κυκλωμάτων οδήγησης τα οποία καλύπτουν τις απαιτήσεις οδήγησης για τα Normally-On και Normally-Off SiC JFETs και παρουσιάζονται τα αποτελέσματα των προσομοιώσεων μέσω του προγράμματος Orcad Pspice καθώς και τα αντίστοιχα πειραματικά αποτελέσματα. Με βάση τα συγκεκριμένα αποτελέσματα γίνεται μια σύγκριση ανάμεσα στα χαρακτηριστικά των Normally-On και των Normally-Off SiC JFETs.Επιπρόσθετα, μελετάται και σχεδιάζεται μετατροπέας ανύψωσης τάσης με χρήση Normally-On και Normally-Off SiC JFETs τα οποία οδηγούνται με χρήση των προτεινόμενων κυκλωμάτων οδήγησης που σχεδιάστηκαν. Αντίστοιχα παρουσιάζονται τα αποτελέσματα των προσομοιώσεων μέσω του προγράμματος Orcad Pspice καθώς και τα αντίστοιχα πειραματικά αποτελέσματα, ενώ γίνεται σύγκριση της απόδοσης του μετατροπέα όταν υλοποιείται με Normally-On και με Normally-Off SiC JFETs.Τέλος, για την διασύνδεση του συγκεκριμένου μετατροπέα ανύψωσης με φωτοβολταϊκά συστήματα καθιστά απαραίτητη την ιχνηλάτηση του σημείου μέγιστης ισχύος (MPPT). Για αυτό το λόγο γίνεται μοντελοποίηση της φωτοβολταϊκής γεννήτριας και του μετατροπέα ανύψωσης με έλεγχο MPPT με την βοήθεια του Matlab Simulink. Παρουσιάζονται τα αποτελέσματα προσομοίωσης και τα αντίστοιχα πειραματικά.