Βελτιστοποίηση της μεθόδου διαμόρφωσης του εύρους παλμών (PWM) για την οδήγηση ενός αντιστροφέα (INVERTER) με σκοπό την μείωση της αρμονικής παραμόρφωσης της τάσεως και του ρεύματος της εξόδου

Πλάκας, Σπυρίδων

Optimization of pulse width modulation method (PWM) for inverter driving circuit in order to reduce the voltage and current total harmonic distortion (THD)

Διπλωματική εργασία

Author

Πλάκας, Σπυρίδων

Date

2024-09

Advisor

Τσακιρίδης, Οδυσσέας

Διπλωματική Εργασία (4.963Mb)

Keywords

Αντιστροφέας ; Μετατροπέας τάσης ; VSI ; Διαμόρφωση πλάτους παλμού ; PWM ; Ολική αρμονική παραμόρφωση ; THD ; Ημιτονοειδής διαμόρφωση πλάτους παλμού ; SPWM ; Ίσων περιοχών διαμόρφωση πλάτους παλμού ; EAPWM ; MATLAB ; Simulink

Abstract

Στην παρούσα διπλωματική εργασία εξετάζεται η βελτιστοποίηση της μεθόδου διαμόρφωσης εύρους παλμών (Pulse Width Modulation) για την οδήγηση αντιστροφέα (inverter), με στόχο τη μείωση της ολικής αρμονικής παραμόρφωσης (Total Harmonic Distortion) της τάσεως και του ρεύματος στην έξοδο του συστήματος. Συγκεκριμένα, γίνεται συγκριτική μελέτη της κλασικής μεθόδου διαμόρφωσης ημιτονοειδούς πλάτους παλμών (Sinosoidal PWM) και της προτεινόμενης καινοτόμου μεθόδου EAPWM (Equal Areas Pulse Width Modulation). Η εργασία περιλαμβάνει αναλυτική θεωρητική ανασκόπηση των βασικών αρχών λειτουργίας των αντιστροφέων και των τεχνικών PWM, εστιάζοντας στις αδυναμίες της μεθόδου SPWM όσον αφορά την αρμονική παραμόρφωση. Ακολούθως, περιγράφεται η διαδικασία ανάπτυξης της μεθόδου EAPWM, η οποία ρυθμίζει δυναμικά το εύρος των παλμών ώστε να επιτυγχάνονται ίσες περιοχές, βελτιστοποιώντας έτσι την απόδοση. Τα πειραματικά αποτελέσματα δείχνουν ότι η EAPWM μειώνει σημαντικά την THD, συμβάλλοντας έτσι στη βελτίωση της ποιότητας ισχύος και στην αύξηση της αποδοτικότητας των συστημάτων που χρησιμοποιούν οι αντιστροφείς. Συμπερασματικά, η μέθοδος EAPWM αποδεικνύεται αποτελεσματικότερη (κατά εφαρμογές) από την SPWM και ανοίγει -ίσως- δρόμους για τη βελτίωση των ηλεκτρονικών ισχύος.

Abstract

This thesis examines the optimization of the Pulse Width Modulation (PWM) method for inverter driving, aiming to reduce the Total Harmonic Distortion (THD) of output voltage and current. Specifically, a comparative study is conducted between the classical Sinusoidal Pulse Width Modulation (SPWM) method and the proposed innovative Equal Areas Pulse Width Modulation (EAPWM) method. The thesis includes a detailed theoretical review of the basic principles of inverter operation and PWM techniques, focusing on the weaknesses of the SPWM method regarding harmonic distortion. Subsequently, the development process of the EAPWM method is described, which dynamically adjusts the pulse width to achieve equal areas, thereby optimizing performance. Experimental results show that EAPWM significantly reduces THD, thus contributing to improved power quality and increased efficiency of systems using inverters. In conclusion, the EAPWM method proves to be more effective than SPWM and opens -maybe- new pathways for the improvement of power electronics.