Elektrikli araçlar için akıllı hibrit şarj istasyonu
Smart hybrid charging station for electric vehicles
Yazar: FATİH BALTACI
Danışman: DR. ÖĞR. ÜYESİ ALİ ÖTER
Kahramanmaraş Sütçü İmam Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Elektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2021
Konu: Elektrik ve Elektronik Mühendisliği = Electrical and Electronics Engineering

Özet:
Bu tez çalışmasında, yenilenebilir enerji kaynağı olan güneş enerjisi kullanılarak Elektrikli Araçlar için akıllı hibrit şarj istasyonu tasarlanması hedeflenmiştir. Tasarlanan sistem, şarj istasyonu, fotovoltaik modül, akıllı inverter, depolama birimi, doğru akım-doğru akım düşüren tip dönüştürücü ve mikrodenetleyiciden oluşmaktadır. Akıllı inverterin görevi elektrikli araç şarj edilirken yüke hangi kaynaktan enerji aktarılacağına karar vermektir. Şarj işleminde enerji öncelikle fotovoltaik modüllerden, yetersiz olması durumunda depolama biriminden, her iki kaynağın yetersiz olması ya da depolama birimindeki akülere aşırı yük bindiğinde, şebeke tarafından beslenecek şekilde akıllı inverter ayarları yapılmıştır.
Akım ve gerilim kontrolü için mikrodenetleyicinin sinyal genişlik modülasyonu çıkışı ve doğru akım-doğru akım düşüren tip dönüştürücü kullanılmıştır. Düşüren tip dönüştürücünün parametreleri hesaplandıktan sonra Matlab/Simulink ile simülasyonu gerçekleştirilmiştir. Simülasyon değerlerinin hesaplanan değerler ile uyumu dikkate alınarak düşüren tip dönüştürücü devre tasarımı gerçekleştirilmiştir. Şarj işleminde sabit akım-sabit gerilim şarj metodu kullanılmıştır. Akü doluluk durumuna göre sabit akım ya da sabit gerilim şarj modu seçilerek elektrikli araç aküleri kontrollü olarak şarj edilmiştir. 36V olan elektrikli araç aküleri sabit akım modunda 13A şarj akımı, sabit gerilim modunda ise 43,2V şarj gerilimi ile şarj edilmiştir. Akım ve gerilim, geri beslemeleri kullanılarak referans değerlerle karşılaştırılıp sinyal genişlik modülasyonu görev oranının ayarlanması ile şarj işlemi yapılmıştır. Elektrikli araç aküleri, eşik akım değerinin altına düşünceye kadar şarj işlemine devam edilmiştir. Akü sıcaklığı 55°C geçtiğinde şarj işlemini sonlandıracak şekilde sistem programlanmıştır. Ayrıca sistem parametrelerindeki değişiklikler 2x16 likit kristal ekran kullanılarak görüntülenmiştir

Abstract:
In this thesis, it is aimed to design a smart hybrid charging station for electrical vehicles by using solar energy, which is a renewable energy source. The designed system is composed of a charging station, photovoltaic module, smart inverter, storage unit, DC-DC converter and microcontroller. The task of smart inverter is to decide from which source the energy will be transferred to the load while the electrical vehicle is being charged. In the charging process, smart inverter settings have been made so that the energy is primarily supplied by the photovoltaic modules in case of in sufficient from the storage unit when both sources are insufficient or when the batteries in the storage units are overloaded.
For current and voltage control, pulse width modulation output of microcontroller and DC-DC buck type converter are used. In the wake of calculating parameters of the converter, its simulation was carried out with Matlab/Simulink. Considering the compatibility of the simulation values with the calculated values a buck converter circuit design has been realized. Constant current-constant voltage method is used in the charging process. Electrical vehicle batteries are charged in a controlled manner by choosing a constant current or constant voltage charging method according to the battery charge. Electrical vehicle batteries with 36V are charged with 13A charging current in constant current mode and 43.2V charging voltage mode. The charging process was performed by comparing the current and voltage with the reference values using their feedback and adjusting the pulse width modulation duty ratio. The charging process was continued until the electrical vehicle batteries dropped below the threshold current value. The system is programmed to terminate the charging process when the battery temperature exceeds 55 degrees. In addition, changes in the system parameters were displayed by using a 2x16 liquid crystal screen.