Elektrikli araçlar için iki yönlü şarj devresi tasarımı

Abstract

Fosil kaynaklı yakıtların kısıtlı olması, üretiminde ve kullanımında doğamıza zararlı olması ve benzeri nedenlerden dolayı enerji üretiminde yenilenebilir enerji kaynaklarının kullanım oranı hızla artmaktadır. Yenilenebilir enerji kaynaklarında enerjinin üretilmesi, tüketilmesi ve depolanması gibi alanlarda güç elektroniği çok önemli bir yer tutmaktadır. Taşımacılık sektöründe de fosil kaynaklı araçların alternatifi olarak elektrikli araçların kullanımı bir seçenek olarak araştırmacılar tarafından ele alınmış ve gelişen teknoloji ile birlikte daha verimli elektrikli araçların yapılması mümkün olmuştur.Elektrikli araç teknolojisinin de yaşanan gelişmeler ile birlikte farklı kullanım modları ortaya çıkmıştır. Elektrikli araçların bataryalarının şebekeden şarj edilmesi (G2V-Grid to Vehicle), elektrikli araçlardan şebekeye enerji verilmesi durumu (V2G), elektrikli araçların şebekede oluşan dalgalanmaları ve harmonikleri düzeltmesi için kullanımı (V4G), ev ihtiyacının karşılanması yanında elektrikli aracın şarj edilmesi (H2V), elektrikli araçların şebeke kesintisine karşı kesintisiz güç kaynağı (UPS) olarak kullanılması (V2H) durumları elektrikli araçlar kullanım şekilleri olarak karşımıza çıkmaktadır. Elektrikli araçlarda en büyük problemlerinden birisi elektrik enerjisinin depolanmasıdır. Batarya teknolojisindeki gelişmelerle ve güç elektroniğinde verimliliğin artmasıyla elektrik enerjisinin depolanması bir problem olmaktan çıkmaktadır. AC geriliminin bataryaları şarj eden DC gerilime dönüştürülmesi için kullanılan AD-DC evirici ve DC-DC dönüştürücü tiplerine bu tezde değinilmiştir. Elektrikli araçların bataryalarının şebeke üzerinden direk şarj edilmesi (G2V), elektrikli araç bataryasının ev üzerinden şarj edilmesi (H2V), eve elektrikli araç üzerinden enerji verilmesi (V2H) ve elektrikli araç batarya kitinin ev üzerinden şarj edilirken ani elektrik kesintilerine karşı kesintisiz güç kaynağı olarak ev için kullanılması (UPS) durumları detaylı olarak tezde incelenmiştir. Tez çalışmasında 1.bölümde literatür taramasına yer verilirken ve 2. bölümde elektrikli araç teknolojisin günümüze kadar olan gelişimleri ve tipleri ile ilgili bilgi verilmiştir. 3. bölümde elektrikli araçların şarj edilmesi için kullanılan güç elektroniği devre elemanları ve batarya teknoloji hakkında bilgi verilmiş ve 4. bölümde AC-DC evirici tipleri, DC-DC dönüştürücü tipleri ve bunların kontrol yöntemleri incelenmiştir. 5. Elektrikli araçların bataryalarının şebeke üzerinden direk şarj edilmesi (G2V), bataryasının ev üzerinden şarj edilmesi (H2V), eve elektrikli araç üzerinden enerji verilmesi (V2H) ve bu batarya kitinin aracın elektrikli motorunu çalıştırmanın yanında aynı zamanda şarj edilirken elektrik kesintilerine karşı kesintisiz güç kaynağı olarak (UPS) modları üzerinde durulmuş, simülasyon sonuçlarına yer verilmiştir. 6. Bölümde çalışma sonuçlarına yer verilmiştir.

Because of deplation of fossil sources and its detriment to nature, proportion of usage of renewable energy sources at production energy is increasing fastly. Power elektronik has fundamental position at renewable energy sources produsing, using and storing. In the transportation sector, the use of elektric vehicles as an alternative to fossil based vehicles has been taken an option by researches and it has become possible to make more efficient elektrik vehicles with the developing technology.The different modes of use of electric vehicle technology have emerged along with the developments that have been experienced. Charging the batteries of electric vehicles (G2V-Grid to Vehicle), power supply to the network from electric vehicles (V2G), the use of electric vehicles to correct fluctuations and harmonics in the network (V4G), charging the electric vehicle over the house (H2V), use of electric vehicles as uninterruptible power supply (UPS) against mains interruption and home electric power supply from electric vehicle (V2H) situations are confused as the form of use of electric vehicles. One of the biggest problems in electric vehicles is the storage of electric energy. With the improvements in battery technology and increased efficiency in power electronics, the storage of electrical energy is a problem. The types of AD-DC inverter and DC-DC converter that are used to convert the AC voltage to the DC batteries charge voltage are mentioned in this thesis. Direct charging of electric vehicles batteries via mains (G2V), charging the battery over the house (H2V), powering home via electric vehicle (V2H) and in addition to operating the electric motor, the battery charger being used as an uninterruptible power supply (UPS) against electrical interruptions while charging modes have been studied in detail. In the thesis study, literature review is given in section 1 and in section 2, information on the development and types of electric vehicle technology up to the day is given. In section 3, information on power electronics circuit components and battery technology is given. In section 4, AC-DC inverter types, DC-DC converter types and their control methods are examined. In section 5, Direct charging of electric vehicles batteries via mains (G2V), charging the battery over the house (H2V), powering home via electric vehicle (V2H) and in addition to operating the electric motor, the battery charger being used as an uninterruptible power supply (UPS) against electrical interruptions while charging modes and their simulation results are given. The results of the study in section 6 are given.