Modeling and simulation of three-phase bidirectional electric vehicle charger

Bu çalışmanın amacı, şebekeye bağlı bir elektrikli araç şarj devresinin kontrolcü ile birlikte nasıl bir performans gösterdiğini ve araç bataryasını nasıl etkilediğini incelemektir. Günümüzde elektrikli araç şarj istasyonlarının tipik uygulamaları genellikle şebeke ve araç arasında tek yönlü güç transferi sağlayarak sadece araç bataryasını şarj etmeyi içermektedir. Önerilen şebekeye bağlı üç faz elektrikli araç sarj sistemi aracın şarj edilmesinin yanında araç bataryasında kullanılmayan enerjiyi elektrik şebekesine göndermekte ve "araçtan şebekeye" konsepti ile iki yönlü güç transferini mümkün kılmaktadır. Elektrikli araç şarj devresi AC/DC PWM dönüştürücü ve DC/DC senkron çevirici olmak üzere iki kısımdan oluşmaktadır. Bu iki dönüştürücü arasında 800V nominal gerilim değerinde DC link kondansatör bulunmaktadır. Ayrıca sistem için çıkışta 500V değerinde Li-ion batarya kullanılmaktadır. Akım dalgalanmalarını sönümlemek için ise şarj devresinin AC/DC tarafında LCL filtreden yararlanılmıştır. Şarj sisteminin sıkı gerilim ve akım regülasyonunu sağlamak amacıyla çift döngü kontrol algoritması hem AC/DC çevirici hem de DC/DC dönüştürücü için uygulanmaktadır. İlgili kontrol algoritmalarının parametreleri detaylı matematiksel analizlere dayanarak hesaplanmıştır. Daha sonra çift yönlü elektrikli araç şarj sisteminin performansı kapalı çevrim çalışma ve şebeke tarafındaki harmonik içerikleri bakımından bazı simülasyon çalışmaları kapsamında Matlab/Simulink üzerinde incelendi. Simülasyon sonuçları elektrikli araç şarj sisteminin çeşitli koşullar altındaki kapalı çevrim performansını değerlendirmek için ele alındı ve kontrol sistemlerinin tasarımına ilişkin geliştirilen teori doğrulandı. Ayrıca şebeke akımlarının harmonikleri ve THD değerleri elde edilen sonuçlara göre çeşitli batarya gerilim değerleri için incelendi. Ek olarak şarj sisteminin yüksek verimlilikle çalıştığını göstermek için kayıp analizi yapıldı.