Şarj edilebilen elektrikli araçların kesintisiz güç kaynağı olarak kullanılmasını sağlayan bir güç ünitesinin tasarımı ve uygulaması
Design and application of a power unit to use plug-in electric vehicles as an uninterruptible power supply
Yazar: GÖRKEM ŞEN
Danışman: DOÇ. DR. MEHMET UZUNOĞLU
Yıldız Teknik Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Elektrik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2012
Konu: Elektrik ve Elektronik Mühendisliği = Electrical and Electronics Engineering ; Enerji = Energy ; Mühendislik Bilimleri = Engineering Sciences
Dizin: Elektrikli araçlar = Electric vehicles ; Kesintisiz güç kaynağı = Uninterruptible power supply

Özet:
Nüfus artışı ve gelişen teknolojiye bağlı olarak enerji talebi de giderek artmaktadır. Günümüzde enerji talebinin büyük bir kısmının karşılanmasında fosil kökenli yakıtlar kaynak olarak kullanılmaktadır. Ancak fosil kökenli yakıtlara ait rezervler giderek azalmakta ayrıca yakıt tüketimine bağlı olarak, sera gazı etkisi gibi olumsuz çevresel etkiler de oluşmaktadır. Bu nedenlerle, fosil yakıt tüketimini azaltmayı hedefleyen çalışmaların sayısı giderek artmaktadır. Büyük oranda fosil yakıt tüketen sistemlerden biri de ulaşım sistemleridir. Ancak içten yanmalı motorlu (İYM) araçlara bağlı olarak fosil yakıt tüketimindeki hızlı artış, hem çevresel problemlere neden olmakta hem de fosil yakıt rezervlerini azaltmaktadır. Bu sorunlara yakın dönemde uygulanabilir bir çözüm olarak elektrikli araçlar (EA) özellikle de şarj edilebilen (Plug in) elektrikli araçlar önerilmektedir.Günümüzde sıfır emisyonlu olarak adlandırılan şarj edilebilen elektrikli araçların (ŞEEA) üzerine birçok çalışma yapılmaktadır. Yapılan çalışmalarda bu araçların yakın gelecekte giderek yaygınlaşacağı belirtilmektedir. Hatta ülkemiz dahil birçok ülkede EA'lar şimdiden satışa sunulmaya başlanmıştır. Bilindiği üzere, ŞEEA'larda aracın hareketi için gerekli elektrik enerjisini sağlayan bir enerji depolama sistemi kullanılmaktadır. Bu enerji depolama sistemi şarj noktalarında şarj edilmektedir. Bu tip EA'ların popüler olmasının başka bir sebebi de, aracın bir fiş yardımıyla priz olan her yerden elektrik şebekesine bağlanabilmesidir. Günümüzde ŞEEA'ların şebekeyle olan etkileşimi tek yönlüdür. Bu etkileşim de ŞEEA'ların şarj işlemidir. Ancak ŞEEA'ların sahip oldukları güç ünitesinin veya ünitelerinin tasarımında değişiklikler yapılarak ŞEEA'nın çift yönlü bir çalışma durumuna sahip olması sağlanabilir. Böylece ŞEEA kesintisiz güç kaynağı olarak çalıştırılabilir ve bir tüketim merkezinin enerji ihtiyacını karşılayabilir.EA'lar büyük miktarda enerji depoladıkları için birçok tüketim merkezinin ihtiyacını kolaylıkla karşılayabilecek güçtedirler. Ancak, bu çalışma durumunun gerçekleştirilebilmesi için, araç sistemlerinin evsel yük ile bağlantısında kullanılacak olan güç ünitesinin tasarımı önem kazanmaktadır.Bu tez çalışmasında, ŞEEA'larda kullanılmak üzere bir güç ünitesi hazırlanmıştır. Ayrıca, ŞEEA'ların gerek duyulduğu durumlarda kesintisiz güç kaynağı olarak kullanılabilmesine yönelik hem benzetim çalışması hem de deneysel çalışma yapılmıştır.

Abstract:
Due to the population growth and technology development, the energy demand of the world is increasing. Today, a big portion of this energy demand is supplied by utilization of fossil fuels. However, fossil fuel reserves are depleting and the utilization of these fuels provide negative environmental effects. Thus, the number of studies on decreasing the mentioned negative effects is increasing gradually. One of the main fossil fuel consumers is transportation systems. However, the increase of fossil fuel consumption due to the internal combustion engine based vehicular systems causes both environmental problems and depletion of fossil fuel reserves. Electric vehicles, especially plug-in vehicular systems are considered as a short term applicable solution to these problems.Nowadays, a great number of studies are realized on plug-in electric vehicles that are considered to provide zero emission. In these studies, it is declared that this vehicle technology will gradually become widespread in a near future. The sale of electric vehicles has even started in many countries including our country. As well known, an energy storage unit that provides the required power for vehicle is employed in electric vehicles. This energy storage unit should be re-charged in charge points. Also, another reason for this type of electric vehicle to be popular is that the vehicle can be connected to the grid with a plug. Nowadays, the interaction of plug-in electric vehicle with the grid is one way. This interaction is the charging process. However, electric vehicle can be operated bi-directional by modifying the design of vehicle?s power unit or units. In such an operation condition, electric vehicle can be run as an uninterruptible power supply and supply the energy demand of the consumption center.Due to the large amount of energy stored in batteries of the vehicle, electric vehicle can supply the need of the residential unit. However, the design of power unit that can be utilized for the residential unit connection of vehicular systems gains a significant importance for the realization of this operating condition.In this thesis, a power unit is prepared to use with plug-in electric vehicles. Also, the simulation and the experimental studies have been conducted for use of plug-in electric vehicles as the uninterruptible power supply in the time of need.