Διδακτικές Μονάδες: 10

Εξάμηνο: 2^ο

Επίπεδο Μαθήματος: Υποχρεωτικό

Σκοπός Μαθήματος

Το μάθημα «Σύζευξη Ενεργειακών Συστημάτων και Ηλεκτρονικά Ισχύος» στοχεύει να δώσει στους φοιτητές βασικές γνώσεις πάνω στα ημιαγωγικά στοιχεία ισχύος, στους μετατροπείς ισχύος που κατασκευάζονται με βάση αυτά, και σε βασικές εφαρμογές τους στα ενεργειακά συστήματα. Αναφέρεται, συνεπώς, στη δομή, τη λειτουργία, τα ιδιαίτερα χαρακτηριστικά και τις εφαρμογές διαφορετικών τύπων μετατροπέων ισχύος.

Με την επιτυχή ολοκλήρωση του μαθήματος, οι φοιτητές θα είναι σε θέση:

1. να περιγράφουν και να εξηγούν τη δομή, τα χαρακτηριστικά, τις δυνατότητες και τη λειτουργία των βασικών ημιαγωγικών στοιχείων ισχύος,
2. να αναγνωρίζουν και να περιγράφουν τις βασικές τοπολογίες μετατροπέων ισχύος (ανορθωτών, ρυθμιστών εναλλασσόμενης τάσης, ψαλιδιστών, αντιστροφέων)
3. να αναγνωρίζουν και να περιγράφουν τις βασικές τεχνικές ελέγχου των παραπάνω μετατροπέων,
4. να εξετάζουν και να αναλύουν την λειτουργία των μετατροπέων και να εξηγούν τα χαρακτηριστικά των κυματομορφών τάσης-ρεύματος στην είσοδο και στην έξοδό τους,
5. να επιλέγουν τον κατάλληλο μετατροπέα ισχύος για μία δεδομένη εφαρμογή,
6. να περιγράφουν και να εξηγούν τα ιδιαίτερα χαρακτηριστικά των μετατροπέων ισχύος που χρησιμοποιούνται σε εφαρμογές Φ/Β, Α/Γ, HVDC, κ.ά.

Υπεύθυνοι Διδάσκοντες

1. Δρ Γεώργιος Ορφανουδάκης, επικ. Καθηγητής

Περίγραμμα Θεωρίας

• .Εισαγωγή στα ηλεκτρονικά ισχύος – σχέση με άλλα επιστημονικά πεδία. Ταξινόμηση των ηλεκτρονικών μετατροπέων ισχύος και εφαρμογές αυτών.
• Δομή και λειτουργικά χαρακτηριστικά των ημιαγωγικών στοιχείων ισχύος (δίοδοι ισχύος, θυρίστορ, BJT, MOSFET, GTO, IGBT).
• Κυκλώματα μη ελεγχόμενων ανορθωτικών διατάξεων (με χρήση διόδων ισχύος): Τοπολογίες μονοφασικής και τριφασικής ανόρθωσης. Επίδραση της εσωτερικής αυτεπαγωγής του δικτύου (μετάβαση).
• Ελεγχόμενοι μετατροπείς (με χρήση θυρίστορ): Τοπολογίες μονοφασικών και τριφασικών πλήρως ελεγχόμενων μετατροπέων, κυματομορφές τάσεων και ρευμάτων, υπολογισμός ενεργού και άεργου ισχύος.
• Μετατροπείς εναλλασσόμενου ρεύματος σε εναλλασσόμενο ρεύμα: AC ρυθμιστές με αντιπαράλληλα θυρίστορ, αναφορά σε κυκλομετατροπείς.
• Μετατροπείς συνεχούς ρεύματος σε συνεχές ρεύμα: Bασικές τοπολογίες μετατροπέων συνεχούς ρεύματος σε συνεχές ρεύμα (υποβιβασμού, ανύψωσης). Ανάλυση της τεχνικής διαμόρφωσης εύρους παλμών (PWM) και εφαρμογή της σε αυτές.
• Μετατροπείς συνεχούς ρεύματος σε εναλλασσόμενο ρεύμα: Τοπολογίες μονοφασικού (μισής-πλήρους γέφυρας) και τριφασικού αντιστροφέα διακοπτικού τύπου. Ανάλυση λειτουργίας με PWM.
• Αντιστροφείς για φωτοβολταϊκά
• Μετατροπείς για ανεμογεννήτριες
• Πολυεπίπεδοι αντιστροφείς και μετατροπείς για συστήματα μεταφοράς ισχύος με υψηλή DC τάση (HVDC).