Μελέτη, ανάλυση, προσομοίωση υβριδικού συστήματος παροχής ηλεκτρικής ισχύος μη επανδρωμένου αεροσκάφους (UAV), με σκοπό τη μείωση του θερμικού και του ηχητικού ίχνους

Abstract

Η παρούσα διπλωματική εργασία έχει ως αντικείμενο τη μελέτη και ανάλυση των ενεργειακών απαιτήσεων δύο διαφορετικών υβριδικών συστημάτων πρόωσης, σε μη επανδρωμένο αεροσκάφος (UAV) καθώς και την προσομοίωσή τους σε περιβάλλον Matlab/Simulink. Συγκεκριμένα, θα μελετηθεί ένα DC μικροδίκτυο, που θα τροφοδοτείται στο πρώτο σενάριο από ένα συνδυασμό μιας μηχανής εσωτερικής καύσης, με μια DC γεννήτρια μόνιμων μαγνητών παράλληλα συνδεδεμένα με ένα ηλεκτρικό συσσωρευτή. Στο δεύτερο σενάριο το DC μικροδίκτυο θα τροφοδοτείται από μία συστοιχία κυψέλης καυσίμου παράλληλα συνδεδεμένη με ένα ηλεκτρικό συσσωρευτή. Κύριος στόχος ενός τέτοιου τύπου αεροσκάφους είναι η μείωση εκπομπών ρύπων, η βελτίωση της αυτονομίας του καθώς και η αθόρυβη λειτουργία κατά την πτήση. Το 1ο κεφάλαιο της διπλωματικής εργασίας αναλύει γενικά στοιχεία για τα UAV, όπως ιστορικά στοιχεία, κατηγορίες και χρήσεις. Το 2ο κεφάλαιο αναφέρεται στα συστήματα πρόωσης και τις ηλεκτρικές μηχανές. Το 3ο έως και 6ο κεφάλαια προσφέρουν όλο το απαιτούμενο θεωρητικό υπόβαθρο για τους ηλεκτρικούς συσσωρευτές, τις κυψέλες καυσίμου, τα DC μικροδίκτυα και τα ηλεκτρονικά ισχύος αντίστοιχα. Το 7ο κεφάλαιο περιγράφει όλα τα τεχνικά χαρακτηριστικά του μη επανδρωμένου αεροσκάφος που έχει επιλεγεί και προσδιορίζει τις ενεργειακές του ανάγκες με το διατιθέμενο σύστημα πρόωσης που διαθέτει. Στο 8ο κεφάλαιο προσδιορίζονται οι ενεργειακές ανάγκες του UAV ανάλογα με το υβριδικό σύστημα που φέρει κάθε φορά. Στο 9ο κεφάλαιο πραγματοποιείται διαστασιολόγηση των στοιχείων που απαρτίζουν το κάθε υβριδικό σύστημα και γίνεται προσομοίωση σε περιβάλλον Matlab/Simulink. Στο 10ο κεφάλαιο παρουσιάζονται τα διαγράμματα από την προσομοίωση. Τέλος στο 11ο κεφάλαιο παρουσιάζονται τα συμπεράσματα από την ανάλυση και τη σύγκριση των υβριδικών συστημάτων.