| dc.contributor.advisor | Ιωαννίδης, Γεώργιος | |
| dc.contributor.author | Σαρηγιάννης, Ιωάννης | |
| dc.date.accessioned | 2017-07-03T13:06:47Z | |
| dc.date.available | 2017-07-03T13:06:47Z | |
| dc.date.issued | 2017-05 | |
| dc.identifier.uri | http://okeanis.lib2.uniwa.gr/xmlui/handle/123456789/3638 | |
| dc.description.abstract | Στα πλαίσια του μεταπτυχιακού προγράμματος σπουδών ‘Διαχείριση και Ενεργειακή
Βελτιστοποίηση Συστημάτων’, βασική επιδίωξη είναι η διαχείριση και η ενεργειακή
βελτιστοποίηση συστημάτων. Οι δυο αυτές έννοιες είναι αλληλένδετες, όπως έχει αποδειχτεί, η μεγαλύτερη ενεργειακή βελτιστοποίηση έρχεται μέσω της ακριβέστερης διαχείρισης, της παρεχόμενης ενέργειας. Οι αναπτυσσόμενες τεχνολογίες των ημιαγωγών στις μέρες μας, μάς έχουν δώσει τη δυνατότητα να ελέγχουμε με ακρίβεια την παροχή ηλεκτρικής ενέργειας σε ένα σύστημα. Το ζητούμενο στην παροχή ενέργειας σε ένα σύστημα, είναι η βέλτιστη αναλογία εισερχόμενης – εξερχόμενης ενέργειας, στο σύστημα μετατροπής από μια μορφή σε ίδια ή διαφορετική. Έχοντας ως βάση όλων των ηλεκτρικών συστημάτων την παροχή εναλλασσόμενης τάσης με συγκεκριμένα χαρακτηριστικά, τροφοδοτούμε με αυτήν τα συστήματά μας, προσπαθώντας να την αξιοποιήσουμε
στον μέγιστο δυνατό βαθμό. Ένα μεγάλο κομμάτι της χάνεται κατά την μετατροπή της, σε μορφή η οποία είναι απαραίτητη για τη λειτουργία των επιμέρους ηλεκτρικών συστημάτων. Για τη βέλτιστη ενεργειακή αποδοτικότητα, είναι επιτακτική η ανάγκη να μετατρέπεται στο μέγιστο δυνατό βαθμό και να ελαχιστοποιούνται οι απώλειες μετατροπής της. Η ελαχιστοποίηση των απωλειών επιτυγχάνεται με την ανάπτυξη των ημιαγωγών και τη δυνατότητα διαχείρισης μέσω αυτών, της μετατροπής. Στην εργασία αυτή θα μελετηθεί το τελευταίο και πιο σύνθετο σύστημα μετατροπής που έχει αναπτυχθεί για τροφοδοσίες ηλεκτρικών συστημάτων και παρουσιάζει την καλύτερη δυνατή παροχή ηλεκτρικής ενέργειας με τη μικρότερη δυνατή σπατάλη. Η δυνατότητα να μπορούμε να παρέχουμε ισχύ βασίζεται σε μια σειρά από ηλεκτρικά φαινόμενα τα οποία είναι υπεύθυνα για τη μετατροπή χωρίς απώλειες. Η ηλεκτρική ενέργεια δεν μπορεί να αποθηκευθεί, μόνο να συσσωρευτεί και να εκτονωθεί μέσα σε πολύ μικρό χρονικό διάστημα. Η χρήση πυκνωτών ως πηγές τάσης και η χρήση πηνίων ως πηγές ρεύματος μας δίνουν μια νέα προοπτική για τη μετατροπή εάν υπάρχει πλήρης έλεγχος στο πεδίο του χρόνου. Η εκμετάλλευση των μεταβατικών φαινομένων αυτών των παθητικών στοιχείων σε ένα κύκλωμα θα ήταν ανέφικτή χωρίς τη χρήση ημιαγωγιμων στοιχείων, ικανά να συντονίσουν αυτά τα φαινόμενα
με την απαιτούμενη ταχύτητα σε περιπτώσεις όπου ένας μηχανικός διακόπτης δεν θα μπορούσε να ανταποκριθεί. Με την περαιτέρω ανάπτυξη της τεχνολογίας, ηλεκτρονικά ολοκληρωμένα κυκλώματα με προγραμματισμένες εντολές στην μορφή ολοκληρωμένου κυκλώματος μπορούν να συντονίσουν τις ενέργειες του κυκλώματος μέσω της εντολοδότησης των τρανζίστορ ισχύος. Ανάλογα με την μετατροπή που επιθυμούμε να πετύχουμε, έχουν δημιουργηθεί συγκεκριμένες τοπολογίες ηλεκτρικών κυκλωμάτων. Οι τοπολογίες αυτές χρησιμοποιούνται ευρέως με μερικές μετατροπές οι οποίες τείνουν να βελτιστοποιήσουν το αποτέλεσμα μετατροπής. Παράλληλα με τη χρήση αυτών των νέων μεθόδων που χρησιμοποιούνται, δημιουργήθηκαν φαινόμενα όπου δεν είχαν αντιμετωπιστεί όπως η συσσώρευση θερμότητας σε πολύ μικρή επιφάνεια (ημιαγώγιμο στοιχείο) και η εμφάνιση ηλεκτρομαγνητικής παρενόχλησης (electromagnetic interference, EMI) στο κύκλωμα. Τα νέα αυτά προβλήματα αντιμετωπίζονται χρησιμοποιώντας απλές τεχνικές όπως ψήκτρες αλουμινίου ή πιο σύνθετες όπως βαθυπερατά φίλτρα συχνοτήτων περιπλέκοντας ακόμα περισσότερο τις βασικές τοπολογίες των μετατροπέων. Το αποτέλεσμα είναι μια αρκετά καλή μετατροπή με μικρές απώλειες και μικρό αντίκτυπο στο
δίκτυο. Οι σχέσεις που περιγράφουν την λειτουργία ενός μετατροπέα μπορούν να μοντελοποιηθούν και να δημιουργηθεί ένας αλγόριθμος ο οποίος θα παρουσιάζει την κατάσταση μονίμου λειτουργίας και τα μεταβατικά φαινόμενα που προκύπτουν επάνω στο μετατροπέα πριν την κατασκευή, Ένας πιο απλός αλγόριθμος μπορεί να δημιουργηθεί για να υπολογίζονται άμεσα τα παθητικά στοιχεία που απαιτούνται σε μια τυποποιημένη κατασκευή για την επίτευξη της επιθυμητής μετατροπής, για οικονομία χρόνου και χρήση από μη ειδικευμένα άτομα. Τέλος, ολοκληρωμένες κατασκευές μικρής ισχύος γίνονται όλο και πιο απλές με τα σύγχρονα υλικά να συγκεντρώνουν όλο και περισσότερες
λειτουργίες εντός του ολοκληρωμένου, αφήνοντας παράλληλα χώρο για βελτιώσεις, με βάση τη χρήση της κατασκευής όπως για παράδειγμα, ένας φορτιστής κινητού, ο οποίος μπορεί να παραμείνει στο δίκτυο για πολλές μέρες και είναι σημαντικό να βελτιώσουμε την κατανάλωσή του σε λειτουργία αναμονής. Η παρούσα διπλωματική διακρίνεται σε τέσσερα (4) τμήματα. Στο κεφάλαιο ένα (1) παρουσιάζεται η σύνοψη και η εισαγωγή των τροφοδοτικών συνεχούς καθώς και η διάκριση τους στις 2 βασικές κατηγορίες. Στο κεφάλαιο δύο (2) αναλύονται οι βασικές τοπολογίες των διακοπτικών μετατροπέων που περιλαμβάνονται στα διακοπτικά τροφοδοτικά. Στο κεφάλαιο τρία (3) δημιουργούνται δυο (2) μοντέλα σε ειδικό λογισμικό βάσει των σχέσεων που διέπουν τις βασικές αρχές λειτουργίας τους για τις δύο καταστάσεις του διακοπτικού στοιχείου, χρησιμοποιώντας την αρχή της μεσοποίησης, και στο κεφάλαιο τέσσερα (4) σχεδιάζεται η ολοκληρωμένη κατασκευή παλμοτροφοδοτικού μετατροπέα τύπου Flyback και παρουσιάζονται τα
πειραματικά αποτελέσματα της κατασκευής. | el |
| dc.format.extent | 121 | el |
| dc.language.iso | el | el |
| dc.publisher | Α.Ε.Ι. Πειραιά Τ.Τ. | el |
| dc.subject | TPSH::Τεχνολογία::Ηλεκτρολογία::Ηλεκτρική Ενέργεια | el |
| dc.subject | TPSH::Τεχνολογία::Ηλεκτρολογία::Μετατροπείς Ηλεκτρικής Ενέργειας | el |
| dc.title | Σχεδίαση, προσομοίωση και κατασκευή παλμοτροφοδοτικών διατάξεων | el |
| dc.title.alternative | Design, simulation and construction of switched - mode power supplies | el |
| dc.type | Μεταπτυχιακή εργασία | el |
| dc.contributor.committee | Πάχος, Παύλος | |
| dc.contributor.committee | Ψωμόπουλος, Κωνσταντίνος | |
| dc.contributor.master | Διαχείριση και Ενεργειακή Βελτιστοποίηση Συστημάτων | el |
| dc.subject.keyword | Παλμοτροφοδοτικά | el |
| dc.subject.keyword | Τροφοφοτικές διατάξεις | el |
| dc.subject.keyword | Διακοπτικά τροφοδοτικά | el |
| dc.subject.keyword | Τροφοδοτικά | el |
| dc.subject.keyword | Κατασκευή τροφοδοτικών | el |
| dc.subject.keyword | MATLAB | el |
| dc.subject.keyword | Κύκλωμα ισχύος | el |
| dc.subject.keyword | Μετατροπείς | el |
| dc.subject.keyword | Διακοπτικών στοιχείων | el |
| dc.subject.keyword | Μετατροπείς ισχύος | el |
| dc.description.abstracttranslated | The basic target of this postgraduate program, as its stated in its title is the management and the energy optimization of systems. This two things are connected and depended from each other as proven and at the technology point that we are currently the best optimization of energy efficiency comes from the best management of the power given. The developing technology on the semiconductors provide us the ability to precisely control the supplied power to a system. The main object of delivery the power to a system in the needed form is the best analogy between input-output
power in the system that coverts electrical energy. Having a base of all electrical systems the input of alternative current with specific characteristics we try to utilize it in the maximum possible way. A huge amount of that energy is lost during the transformation to different electrical characteristics that are needed in electrical subsystems. Its urgent need to convert the energy in the most efficient way reducing conversion losses to minimum. The minimizing of this losses is achieved with the development of semiconductors and the control of the conversion. In this thesis
we are studying the latest and more complex system that is developed for the electrical supply of electrical systems and had the best possible supply of electrical power with the minimum possible energy loss during conversion. The possibility of supplying converted power is based on a series of electrical phenomenon that are responsible for the non-losses conversion. Electric energy can’t be stored but only uphold and defused in a very small amount of time. The usage of capacitive elements as voltage sources and the inductive elements as current sources give us a new view on the conversion. The utilization of this transient phenomenon’s of passive components in a electrical design would be impossible if we haven’t semi-conductive elements capable of coordinate these phenomenon’s with the speed that is required, and in places where a mechanical switch couldn’t suffice. With the further improvement of the technology on internal circuits designs with integrated commands in a chip type form, they contribute by coordinating the actions of the circuitry by commanding the energetic elements of the system such as power transistors. The basic topologies are described based on how we want to manage the supplied power of certain characteristics. These topologies are fixed and used widely with some varieties of conversion that tend to improve the
conversion result. In parallel with these new methods, that are used, we face a series of new phenomenon never occurred in the past, such as heat dissipation on semiconductors and EMI circuit creation. These new problems are dealt with a series of methods such as noise frequency filters which make more complicated the standard conversion topologies. The final result is a very efficient conversion with minimum losses and very small interference with the network. The equations that form each converter can be modeled and embedded in an algorithm that can foresee transient
phenomenon and working state conditions for further study before construction, improvement and foresee of the operation of the converter. A simpler yet time saving algorithm can be created for the direct calculation of passive components in a fixed construction for the desired conversion outcome. Finally, fixed convertors of low power get simpler and smaller by the time due to synchronous materials that can gather the sum of the functions needed in a single chip, and giving room for improvement such as a mobile charger that can stay on grid for many days, which needs to be improved on energy consumption on idle state. These two concepts are connected and depended on each other. The developing semiconductor technology provide us the ability to control with precision the power supply of a system. The main object is to deliver power to a system ensuring high power quality and efficiency. During energy transformation a significant amount of this energy is converted into losses unless high energy efficient converter will be used. In this thesis switched mode power supply converters
will be presented analyzed and simulated. particularly, this thesis is divided into four chapters. In the first chapter the introduction to dc to dc power supply systems are attempted. the step-down (buck) and step-up (boost) converters are presented in chapter two. The working principals the analysis and their basic equations based on differential equations and the average theory for the buck and the boost are presented. in chapter three simulation models based on average theory are build in order to
obtain simultation results using simuling of MATLAB. Finally a low power flyback prototype is builded and experimental results are obtained and presented. | el |
