Ψηφιακή υλοποίηση της μεθόδου ελέγχου μέγιστου ρεύματος σε δικατευθυντήριο μετατροπέα ισχύος ανύψωσης-υποβιβασμού συνεχούς τάσης για μικροδικτυακές εφαρμογές.
Την τελευταία δεκαετία η έρευνα στον τομέα των συστημάτων ηλεκτρικής ενέργειας καθώς και των ηλεκτρονικών ισχύος, τόσο σε ακαδημαϊκό όσο και σε βιομηχανικό επίπεδο, έχει στραφεί στο πεδίο των μικροδικτύων ΣΤ. Τα σημαντικότερα πλεονεκτήματατων μικροδικτύων ΣΤ συγκριτικά με τα μικροδίκτυα εναλλασσόμενης τάσης (ET) είναι η αυξημένη αξιοπιστία, η υψηλότερη απόδοση και ο απλούστερος έλεγχος. Επιπρόσθετα, στα μικροδίκτυα ΣΤ δεν τίθενται ζητήματα συγχρονισμού και ροής αέργου ισχύος, ενώ και τα προβλήματα που σχετίζονται με την παρουσία αρμονικών συνιστών είναι σχετικά περιορισμένα.
Ένα από τα βασικότερα δομικά στοιχεία ενός μικροδικτύου ΣΤ είναιοι ηλεκτρονικοί μετατροπείς ισχύος, οι οποίοι λειτουργούν ως η διεπαφή μεταξύ του ζυγού ΣΤ με τα φορτία, με τις μονάδες παραγωγής και με τα συστήματα αποθήκευσης ενέργειας. Στα σύγχρονα μικροδίκτυα, εκτός από τις συμβατικές μονάδες παραγωγής (π.χ. ηλεκτρικές γεννήτριες, οι οποίες έχουν ως κινητήρια μηχανή έναν κινητήρα εσωτερικής καύσης που λειτουργεί με ορυκτά καύσιμα) εμφανίζονται και διεσπαρμένες μονάδες παραγωγής (ΜΔΠ), είτε αυτές προέρχονται από ανανεώσιμες πηγές ενέργειας είτε όχι. Επιπλέον, τα συστήματα αποθήκευσης ενέργειας είναι σε πολλές περιπτώσεις υβριδικά, προκύπτουν δηλαδή από τον συνδυασμό δύο ή περισσότερων συμβατικών συστημάτων αποθήκευσης (π.χ. συσσωρευτές σε συνδυασμό με υπερπυκνωτές), ενώ εμφανίζονται όλο και περισσότερα ηλεκτρονικά φορτία. Επομένως, πολύ συχνά απαιτείται οι ηλεκτρονικοί μετατροπείς να υποστηρίζουν την αμφίδρομη ροή ισχύος.
Όσον αφορά τα σύγχρονα δίκτυα διανομής ΣΤ, μια τρέχουσα τάση είναι τα χαμηλής τάσης μικροδίκτυα ΣΤ (LVDCmicrogrids), τα οποία υιοθετούνται σταδιακά σε εφαρμογές όπως τα «έξυπνα» κτήρια ή οι σταθμοί φόρτισης ηλεκτρικών οχημάτων. Με βάση τη βιβλιογραφία, τα επίπεδα τάσης που απαντώνται συνήθωςσε οικιακά μικροδίκτυα ΣΤ ή σε μικροδίκτυα ΣΤ εξηλεκτρισμένων μέσων μεταφοράς, είναι τα: 12 V, 24 V, 28 Vκαι 48 V. Παράλληλα, εκτός από τις παραδοσιακές μονάδες διεσπαρμένης παραγωγής(π.χ. φωτοβολταϊκά, ανεμογεννήτριες, κυψέλες καυσίμου), σε τέτοιου είδους μικροδίκτυα εμφανίζονται και μονάδες συλλογής ενέργειας (energyharvesters) από το περιβάλλον (π.χ. συλλέκτες για την εκμετάλλευση της ενέργειας που προέρχεται από την ηλεκτρομαγνητική ακτινοβολία, πιεζοηλεκτρικοί συλλέκτες ενέργειας, θερμοηλεκτρικές γεννήτριες - TEGs κλπ.).
Μια κατάλληλη τοπολογία για τη διασύνδεση των ΜΔΠ, των συστημάτων αποθήκευσης ενέργειας ή των ηλεκτρονικών φορτίων με τους ζυγούς ΣΤ του μικροδικτύου είναι ο δικατευθυντήριος μετατροπέας ανύψωσης-υποβιβασμού συνεχούς τάσης, ο οποίος αποτελεί μία διαδεδομένη τοπολογία για εφαρμογές δύο τεταρτημορίων (π.χ. τροφοδοτικά διακοπτικού τύπου, συστήματα αναγεννητικής πέδησης ηλεκτρικών μηχανών, ενεργά φίλτρα για την εξάλειψη αρμονικών, κ.α.). Παράλληλα, ο έλεγχος μέγιστου ρεύματος είναι μία από τις δημοφιλέστερες και συχνότερα χρησιμοποιούμενες μεθόδους ελέγχου σε εφαρμογές διακοπτικών τροφοδοτικών και διατάξεων διόρθωσης του συντελεστή ισχύος (PFC), καθώς παρέχει πλεονεκτήματα όπως η σταθερή διακοπτική συχνότητα, η εγγενής προστασία από σφάλματα, η ταχεία δυναμική απόκριση και η σχετικά εύκολη αντιστάθμιση του βρόχου ανάδρασης.
Στην παρούσα εργασία ο έλεγχος μέγιστου ρεύματος στον δικατευθυντήριο μετατροπέα υλοποιείται ψηφιακά, χρησιμοποιώντας τον μικροελεκτή TMS320F28027. Ο μετατροπέας λειτουργεί ως μία ελεγχόμενη πηγή ρεύματος η οποία τροφοδοτεί ένα φορτίο ή έναν ζυγό ΣΤ, ενώ εξετάζονται διάφορες περιπτώσεις λειτουργίας, στο πλαίσιο των μικροδικτυακών εφαρμογών.Τα βασικότερα σημεία της παρούσας εργασίας, όπως η βελτιωμένη απόδοση εξαιτίας της synchronousrectificationλειτουργίας, καθώς και η αξιολόγηση της δυναμικής απόκρισης του δικατευθυντήριου μετατροπέα υπό έλεγχο μέγιστου ρεύματος, εξετάζονται πειραματικά, ενώ παρουσιάζονται και αναλύονται ενδεικτικά πειραματικά αποτελέσματα.
Για να διαβάσετε ολόκληρο το περιοδικό γίνετε συνδρομητές.
