Η παρούσα διπλωματική εργασία πραγματεύεται τη μελέτη, την ανάλυση και την κατασκευή μίας τοπολογίας μετατροπέα συνεχούς τάσης σε συνεχή τάση διαφορετικού επιπέδου και πολικότητας, για την οδήγηση ενός κινητήρα συνεχούς ρεύματος. Η εργασία αυτή εκπονήθηκε στο εργαστήριο Ηλεκτρικών Μηχανών του Τμήματος Ηλεκτρολόγων Μηχανικών και Μηχανικών Υπολογιστών της Πολυτεχνικής Σχολής του Δημοκρίτειου Πανεπιστημίου Θράκης.
Σκοπός της εργασίας είναι να καταστεί σαφής η αρχή της λειτουργίας του ελέγχου του μετατροπέα συνεχούς τάσης για την οδήγηση μηχανών συνεχούς ρεύματος και να δειχθεί η απλότητα και ευκολία σχεδιασμού και υλοποίησής του, γεγονός που αποτελεί και τον λόγο για τον οποίο η διάταξη αυτή χρησιμοποιείται κατά κόρον σε κινητήρια συστήματα συνεχούς ρεύματος έως τα επίπεδα των 100 kW.
Παράλληλα, αναδεικνύεται και η τεράστια συμβολή των μικροεπεξεργαστών όσον αφορά τον έλεγχο και την παλμοδότηση των διακοπτών ισχύος του μετατροπέα, μέσα από τη χρήση επεξεργαστών ψηφιακών σημάτων (DSP) υψηλής ταχύτητας και ανάλυσης. Στην προκειμένη περίπτωση, χρησιμοποιείται ο μικροεπεξεργαστής dsPIC30F4011, της οικογένειας επεξεργαστών ψηφιακού σήματος dsPIC30F, της Microchip.
Αρχικά, γίνεται μία σύντομη ανασκόπηση των βασικών στοιχείων των μηχανών συνεχούς ρεύματος, προκειμένου να αποσαφηνιστούν ορισμένες αρχές και να ορισθούν μεγέθη τα οποία χρησιμοποιούνται στη μετέπειτα ανάλυση.
Παρακάτω, αναλύεται ο κλασικός μετατροπέας με θυρίστορ φυσικής σβέσης, σε αντιπαραβολή με τον μετατροπέας Σ.Τ./Σ.Τ. πλήρους γέφυρας (H-Bridge) με τρανζίστορ ισχύος, ο οποίος αποτελεί και το βασικό αντικείμενο μελέτης της παρούσας εργασίας.
Στη συνέχεια μελετώνται οι στρατηγικές και οι τεχνικές παλμοδότησης που χρησιμοποιούνται, καθώς και όλο το σύστημα ελέγχου, το οποίο περιλαμβάνει αισθητήρια μέτρησης του ρεύματος και των στροφών της μηχανής, αλλά και τον αλγόριθμο ελέγχου.
Κατόπιν παρουσιάζεται η προσομοίωση του μοντέλου του όλου συστήματος μετατροπέα-ελεγκτή-μηχανής σε περιβάλλον Matlab/Simulink και τα αποτελέσματα αυτής.
Τέλος, γίνεται αναφορά στη διαδικασία υλοποίησης του πειραματικού μετατροπέα συνεχούς τάσης και παρατίθενται παλμογραφήματα και μετρήσεις που διενεργήθηκαν μετά την ολοκλήρωση της κατασκευής του σε εργαστηριακό περιβάλλον, από τα οποία προκύπτουν χρήσιμα συμπεράσματα.