Η παρούσα διπλωματική εργασία εκπονήθηκε αποκλειστικά στο εργαστήριο Ηλεκτρικών Μηχανών του τμήματος Ηλεκτρολόγων Μηχανικών και Μηχανικών Ηλεκτρονικών Υπολογιστών της Πολυτεχνικής σχολής του Δημοκριτείου Πανεπιστημίου Θράκης. Το θέμα της είναι η μελέτη, η ανάλυση, η σχεδίαση και η κατασκευή ενός μετατροπέα Σ.Τ./Σ.Τ. τύπου Η-γέφυρας, για την οδήγηση ενός κινητήρα Σ.Ρ. στα 4 τεταρτημόρια λειτουργίας (λειτουργία ως κινητήρας ή γεννήτρια και στις δύο κατευθύνσεις).
Ο σκοπός της εργασίας είναι ταυτόχρονα διδακτικός και ερευνητικός. Από τη μία, αποζητά να μελετήσει τη λειτουργία μιας μηχανής Σ.Ρ. στα 4 τεταρτημόρια, καθώς και την ευκολία με την οποία μπορεί αυτός ο έλεγχος να υλοποιηθεί στην πράξη, με τον μετατροπέα Η-γέφυρας. Σκοπεύει να αναδείξει την αξία που έχουν οι μικροελεγκτές και τα ηλεκτρονικά ισχύος στον μοντέρνο έλεγχο όλων των ηλεκτρικών μηχανών και παρουσιάζει με απλό τρόπο τη διαδικασία με την οποία οργανώνεται και πραγματοποιείται μια εργαστηριακή εφαρμογή. Από την άλλη, ερευνά τις διάφορες σύγχρονες εφαρμογές των μηχανών Σ.Ρ. και εξετάζει την επίδραση των διάφορων παραμέτρων ελέγχου του κινητήρα. Επίσης, δοκιμάζει την ικανότητα του Arduino Due, ενός μικροελεγκτή γενικής χρήσης.
Αρχικά, γίνεται μία περιληπτική ανασκόπηση των χρήσιμων στοιχείων των μηχανών Σ.Ρ., όπως η αρχή λειτουργίας τους και τα κατασκευαστικά χαρακτηριστικά τους, οι κατηγορίες τους, οι εφαρμογές τους και ο τρόπος ελέγχου τους.
Στη συνέχεια, μελετάται η λειτουργία στα 4 τεταρτημόρια και κάποια βασικά συστήματα που την υλοποιούν στην πράξη. Τέτοια είναι το σύστημα Ward-Leonard, καθώς και ο μονοφασικός και τριφασικός διπλομετατροπέας με θυρίστορ.
Κατόπιν, αναλύεται ο μετατροπέας τύπου Η-γέφυρας και οι τεχνικές με τις οποίες υλοποιείται η παλμοδότησή του. Ταυτόχρονα, υποδεικνύεται ο τρόπος με τον οποίο θα γίνει ο έλεγχος κλειστού βρόχου του συστήματος.
Πιο κάτω, το ολοκληρωμένο σύστημα προσομοιώνεται με το λογισμικό Matlab/Simulink, στο οποίο αναλύεται πλήθος σεναρίων και καταστάσεων.
Έπειτα, παρουσιάζεται η διαδικασία σχεδιασμού (με τη χρήση του σχεδιαστικού προγράμματος Altium Designer) και κατασκευής του εργαστηριακού μέρους της εργασίας και καταγράφονται τα αποτελέσματα των πειραματικών δοκιμών.
Τελικά, εξάγονται χρήσιμα συμπεράσματα και δίδονται προτάσεις για περαιτέρω έρευνα και βελτίωση του συστήματος.