Συντάχθηκε 12-06-2026 12:51
Ενημερώθηκε:
12-06-2026 12:53
Τόπος:
Σύνδεσμος τηλεδιάσκεψης
Έναρξη: 16/06/2026 12:00
Λήξη: 16/06/2026 13:00
ΠΟΛΥΤΕΧΝΕΙΟ ΚΡΗΤΗΣ
Σχολή Ηλεκτρολόγων Μηχανικών και Μηχανικών Υπολογιστών
Πρόγραμμα Προπτυχιακών Σπουδών
ΠΑΡΟΥΣΙΑΣΗ ΔΙΠΛΩΜΑΤΙΚΗΣ ΕΡΓΑΣΙΑΣ
Μάριου Μανωλιά
με θέμα
Ανάπτυξη Ψηφιακού Διδύμου Φωτοβολταϊκού Μετατροπέα DC/DC σε Αναδιατασσόμενη Λογική
Development of the Digital Twin of a Photovoltaic DC/DC Converter in Reconfigurable Logic
Εξεταστική Επιτροπή
Καθηγητής Ευτύχιος Κουτρούλης (Επιβλέπων)
Επίκουρος Καθηγητής Γεώργιος Πέππας
Καθηγητής Σωτήριος Ιωαννίδης
Περίληψη
Καθώς πραγματοποιείται η ενεργειακή μετάβαση σε Ανανεώσιμες Πηγές Ενέργειας (ΑΠΕ), τα ηλεκτρονικά ισχύος που τις υποστηρίζουν πρέπει να λειτουργούν αποδοτικά και αξιόπιστα, επιτρέποντας παράλληλα ανίχνευση βλαβών και αποκλίσεων από την αναμενόμενη λειτουργία. Η παρούσα διπλωματική εργασία παρουσιάζει την ανάπτυξη ενός ψηφιακού διδύμου πραγματικού χρόνου για έναν φωτοβολταϊκό (Φ/Β) μετατροπέα ανύψωσης τάσης (DC-DC Boost converter), υλοποιημένου σε FPGA. Το ψηφιακό δίδυμο εκτελείται παράλληλα με το πραγματικό σύστημα και λειτουργεί ως ενσωματωμένη αναφορά της αναμενόμενης συμπεριφοράς, επιτρέποντας συνεχή παρακολούθηση και ανίχνευση ανωμαλιών με πολύ μικρή καθυστέρηση, χωρίς εξάρτηση από υποδομές υπολογιστικού νέφους. Αρχικά αναπτύσσεται και επιβεβαιώνεται το μοντέλο μετατροπέα και ελεγκτή στο MATLAB/Simulink, μετασχηματίζεται σε διακριτό χρόνο και στη συνέχεια υλοποιείται σε πλακέτα Intel MAX10 μέσω σύνθεσης στο Quartus. Η πειραματική αξιολόγηση δείχνει ότι το ψηφιακό δίδυμο αναπαράγει με ακρίβεια τη δυναμική του μετατροπέα σε τυπικές συνθήκες, ενώ οι αποκλίσεις διδύμου–συστήματος παρέχουν πληροφορία χρήσιμη για παρακολούθηση κατάστασης, ανίχνευση βλαβών και μελλοντικές επεκτάσεις σε προηγμένο έλεγχο και διάγνωση.
Λέξεις-Κλειδιά: Ψηφιακό δίδυμο, Φωτοβολταϊκά (Φ/Β), Μετατροπέας ανύψωσης τάσης (Boost) DC/DC, Αναδιατασσόμενη λογική, Κλειστός βρόχος ελέγχου
Abstract
As the energy transition toward renewable energy sources progresses, the power electronics that support them must operate efficiently and reliably while enabling rapid detection of faults and deviations from expected performance. This thesis presents the development of a real-time digital twin for a photovoltaic (PV) DC–DC Boost converter, implemented on an FPGA. The digital twin runs in parallel with the physical system and acts as an embedded reference of the expected behavior, enabling continuous monitoring and low-latency anomaly detection without relying on cloud computing infrastructure. First, a detailed converter-and-controller model is developed and validated in MATLAB/Simulink, transformed into a discrete-time form, and then implemented on an Intel MAX10 development board through synthesis in Intel Quartus. Validation through FPGA-in-the-Loop co-simulation shows that the FPGA-based digital twin accurately reproduces the converter dynamics under typical operating conditions. Deviations between the digital twin and the physical system provide information that is useful for condition monitoring, fault detection, and future extensions toward advanced control and diagnostics.
Keywords: Digital Twin, Photovoltaic (PV), Boost DC/DC Converter, FPGA, FPGA-in-the-Loop
