Συντάχθηκε 12-06-2026 14:49
Ενημερώθηκε:
12-06-2026 14:56
Τόπος:
Σύνδεσμος τηλεδιάσκεψης
Έναρξη: 15/06/2026 14:00
Λήξη: 15/06/2026 15:00
ΠΟΛΥΤΕΧΝΕΙΟ ΚΡΗΤΗΣ
Σχολή Ηλεκτρολόγων Μηχανικών και Μηχανικών Υπολογιστών
Πρόγραμμα Προπτυχιακών Σπουδών
ΠΑΡΟΥΣΙΑΣΗ ΔΙΠΛΩΜΑΤΙΚΗΣ ΕΡΓΑΣΙΑΣ
Κωνσταντίνου Πατεράκη
με θέμα
Πειραματική Διερεύνηση και Μοντελοποίηση Διάταξης Προστασίας από Υπερτάσεις σε Φορτιστές Ηλεκτρικών Οχημάτων
Experimental Investigation and Modelling of SPD in Electric Vehicle Chargers
Εξεταστική Επιτροπή
Επίκουρος Καθηγητής Γεώργιος Πέππας (επιβλέπων)
Καθηγητής Κωνσταντίνος Γυφτάκης
Αναπληρωτής Καθηγητής Θωμάς Τσοβίλης (ΑΠΘ, Τμήμα ΗΜΜΥ)
Περίληψη
Η ταχεία ανάπτυξη της ηλεκτροκίνησης έχει οδηγήσει σε αυξανόμενη ζήτηση για υποδομές φόρτισης ηλεκτρικών οχημάτων. Καθώς οι φορτιστές ηλεκτρικών οχημάτων εγκαθίστανται ολοένα και περισσότερο σε οικιακούς, εμπορικούς και δημόσιους χώρους, η αξιόπιστη και ασφαλής λειτουργία τους αποτελεί σημαντική απαίτηση για τις σύγχρονες ηλεκτρικές εγκαταστάσεις. Δεδομένου ότι οι φορτιστές ηλεκτρικών οχημάτων περιλαμβάνουν ευαίσθητα ηλεκτρονικά, ενδέχεται να εκτεθούν σε μεταβατικές υπερτάσεις που προκαλούνται από κεραυνική δραστηριότητα, διακοπτικούς χειρισμούς και άλλες ηλεκτρικές διαταραχές. Για τον λόγο αυτό, οι διατάξεις προστασίας από υπερτάσεις είναι απαραίτητες για τη μείωση της ηλεκτρικής καταπόνησης που επιβάλλεται στον φορτιστή και για τη βελτίωση της αξιοπιστίας της εγκατάστασης. Η παρούσα διπλωματική εργασία περιλαμβάνει τόσο πειραματική διερεύνηση όσο και μοντελοποίηση μιας τέτοιας προστατευτικής συσκευής, η οποία χρησιμοποιείται σε εγκαταστάσεις φόρτισης ηλεκτρικών οχημάτων.
Το πειραματικό μέρος της εργασίας εξετάζει τη μεταβατική συμπεριφορά της προστατευτικής συσκευής υπό τυποποιημένες κρουστικές κυματομορφές τάσης και ρεύματος. Οι δοκιμές πραγματοποιήθηκαν με διαφορετικές συνδεσμολογίες, ώστε να εξεταστεί η απόκρισή της υπό κρουστικές συνθήκες. Επιπλέον, η ίδια συσκευή διερευνήθηκε πειραματικά ως μέρος του συστήματος προστασίας ενός φορτιστή ηλεκτρικού οχήματος, με στόχο την αξιολόγηση της συμπεριφοράς της πλήρους συνδεσμολογίας υπό κρουστική καταπόνηση.
Στο μέρος της μοντελοποίησης αναπτύσσεται ένα ισοδύναμο κυκλωματικό μοντέλο της προστατευτικής συσκευής στο ATP-EMTP. Το μοντέλο βασίζεται στην εσωτερική τοπολογία της συγκεκριμένης συσκευής και περιλαμβάνει αναπαραστάσεις τόσο των μεταλλοξειδικών βαρίστορ όσο και των σπινθηριστών αερίου που χρησιμοποιούνται ως προστατευτικά στοιχεία. Το προτεινόμενο μοντέλο επικυρώθηκε μέσω συγκρίσεων μεταξύ προσομοιωμένων και πειραματικών κυματομορφών τάσης και ρεύματος.
Συνολικά, η διπλωματική εργασία συμβάλλει στην ανάλυση της μεταβατικής συμπεριφοράς των διατάξεων προστασίας από υπερτάσεις και της απόδοσης της προστασίας έναντι υπερτάσεων σε εγκαταστάσεις φόρτισης ηλεκτρικών οχημάτων, μέσω μιας συνδυασμένης πειραματικής και υπολογιστικής προσέγγισης.
Abstract
The rapid growth of electric mobility has led to an increasing demand for electric vehicle charging infrastructure. As electric vehicle chargers become more widely installed in residential, commercial and public locations, their reliable and safe operation becomes an important requirement for modern electrical installations. Since EV chargers include sensitive power electronic components, they may be exposed to transient overvoltages caused by lightning activity, switching operations and other electrical disturbances. For this reason, surge protective devices (SPDs) are essential for reducing the electrical stress imposed on the charger and improving the reliability of the installation. This diploma thesis includes both experimental work and modeling of an SPD used for the protection of electric vehicle charger installations.
The experimental part of this work examines the transient behavior of the SPD under standard impulse voltage and current waveforms. The tests were performed with different connection configurations, to examine the response of the device under impulse conditions. In addition, the same SPD was experimentally investigated as part of the protection system of an electric vehicle charger, to assess the behavior of the complete connection arrangement under impulse stress.
The modeling part of this work develops an equivalent circuit model of the SPD in ATP-EMTP. The model is based on the internal topology of the specific device and includes representations of both metal oxide varistor and gas discharge tube protective elements. The proposed model was validated through comparisons between simulated and experimental voltage and current waveforms.
Overall, the thesis contributes to the analysis of SPD transient behavior and surge protection performance in electric vehicle charger installations through a combined experimental and simulation approach.
