Μονοφασικός ρυθμιζόμενος διακόπτης Ε.Ρ. με IGBT ελεγχόμενος μέσω μικροεπεξεργαστή arduino due

Abstract

Σκοπός της παρούσας πτυχιακής εργασίας, είναι η σχεδίαση, κατασκευή και λειτουργία ενός μονοφασικού ρυθμιζόμενου διακόπτη εναλλασσόμενου ρεύματος σταθερής συχνότητας με IGBT. Ο συγκεκριμένος εναλλασσόμενος διακόπτης τροφοδοτείται με AC τάση και στην έξοδό του παράγει μια μεταβαλλόμενη AC τάση σταθερής συχνότητας. Ο μετατροπέας αυτός μπορεί να τροφοδοτήσει φορτία διαφόρων τύπων (π.χ. παθητικό, ηλεκτρικό κινητήρα, έμμεσα μία ανορθωτική γέφυρα κ.α.) και γίνεται ο έλεγχος ισχύος στην είσοδο του μετατροπέα αυτού. Η παλμοδότηση των ημιαγωγικών στοιχείων πραγματοποιείται μέσω υψίσυχνης τεχνικής παλμοδότησης π.χ. ημιτονοειδούς διαμόρφωσης εύρους παλμών PWM (Pulse Width Modulation). Με τέτοια τεχνική μπορούμε να πετύχουμε υψηλό συντελεστή ισχύος άρα και βελτιωμένη κυματομορφή ρεύματος δικτύου. Για την παλμοδότηση των ημιαγωγικών στοιχείων IGBT χρησιμοποιείται ο επεξεργαστής Arduino Due. Η έξοδος του επεξεργαστή οδηγεί την πύλη του κάθε IGBT μέσω optocoupler και Driver. Ο προγραμματισμός του επεξεργαστή πραγματοποιείται σε περιβάλλον Simulink. Το πλεονέκτημα του προγραμματισμού αυτού είναι ότι χρησιμοποιούνται σχηματικά blocks και έτσι αποφεύγεται επίπονη και χρονοβόρα εργασία για τη σύνταξη κώδικα. Επίσης, μ’ αυτό τον τρόπο, σε περίπτωση που χρειαστεί κάποια αλλαγή στο μέλλον, αυτή μπορεί να πραγματοποιηθεί πολύ εύκολα. Με τη χρήση αυτού του τρόπου προγραμματισμού είναι σημαντική και η δυνατότητα εξομοίωσης του κυκλώματος. Μ’ αυτό τον τρόπο είναι δυνατή η λήψη κάποιων ενδεικτικών αποτελεσμάτων πριν την οδήγηση των IGBT. Τα αποτελέσματα των μετρήσεων αποτυπώνονται τόσο ως κυματομορφές μέσω παλμογράφου όσο και μέσω οργάνων μέτρησης στο εργαστήριο των ηλεκτρονικών ισχύος του ΤΕΙ Πάτρας. Εκεί θα πραγματοποιηθεί η κατασκευή του μετατροπέα και οι μετρήσεις. Τα αποτελέσματα καταγράφονται και αξιολογούνται μέσω διαγραμμάτων και καμπυλών, δίνοντας βάρος στο συντελεστής ισχύος και το βαθμός απόδοσης. Σημαντικό ρόλο διαδραματίζει και ο προγραμματισμός του επεξεργαστή σε περιβάλλον Matlab/Simulink.