Elektrikli taşıtların güç yönetimi ve akıllı şebekeler ile bağlantısı
Smart grid connections and energy managements of electric vehicles
Yazar: ALİ RIFAT BOYNUEĞRİ
Danışman: PROF. DR. MEHMET UZUNOĞLU
Yıldız Teknik Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Elektrik Mühendisliği Ana Bilim Dalı / Elektrik Tesisleri Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2014
Konu: Elektrik ve Elektronik Mühendisliği = Electrical and Electronics Engineering ; Enerji = Energy
Dizin: Aktif filtreler = Active filters ; Aktif güç filtreleri = Active power filters ; Akümülatör şarjı = Battery charge ; Akıllı şebekeler = Intelligence networks ; Elektrikli araçlar = Electric vehicles ; Enerji kalitesi = Energy quality ; Reaktif güç kompanzasyonu = Reactive power compensation

Özet:
Fosil yakıtların olumsuz çevresel etkilere neden olması ve tükenme tehlikesi yüzünden, araç teknolojilerinde alternatif sistemler için bir arayış başlamıştır. Bu duruma bağlı olarak fosil yakıt tüketen geleneksel içten yanmalı motorlara (İYM) sahip araçlar yerine elektrik motoru (EM) kullanılan elektrikli araçlar (EA) üzerine yapılan çalışmalar daha da önem kazanmıştır. EA teknolojisi ilk olarak İYM'lerin ve EM'lerin beraber kullanıldığı hibrit araçlar ile hız kazanmıştır. Günümüzde ise elektrik şebekesi üzerinden şarj edilebilir elektrikli araçlar (ŞEEA) ön plana çıkmaktadır. Birçok ülkede gerçekleştirilen çalışmaların raporlarında gelecek yıllarda EA'ların dünya üzerinde büyük oranda yaygınlaşacağını göstermektedir. Buna rağmen halen EA'ların şebeke bağlantısı ve güç yönetimi çözülmesi gereken birçok sorunu içinde barındırmaktadır. Bu çalışmada, EA'ların şarjı sırasında batarya ve şebeke üzerinde oluşan olumsuz etkilere çözüm önerileri sunulmuştur. Ayrıca şarj işlemi sırasında tam bir enerji yönetimini sağlamak için akıllı şebekelere ihtiyaç duyulmaktadır. Bu sebeple akıllı şebekelere uygun şekilde çalışabilecek güç dönüştürücüleri kullanılmıştır. EA'nın kontrollü bir şekilde şarj edilebilmesine imkan sağlayan bir güç biçimlendirme ünitesi tasarlanmıştır. Önerilen güç biçimlendirme ünitesi sayesinde, EA'nın şebeke bağlantı noktasında karşılaşılması muhtemel enerji kalitesi sorunlarına çözüm üretilecek, gerilim kalitesi arttırılabilecek, toplam harmonik distorsiyonu (THD) azaltılabilecek, hatta reaktif güç kompanzasyonu bile sağlanabilecektir. Ayrıca şarj işleminin akıllı şebekeler ile uyumluluğunu incelemek amacı ile tez çalışması kapsamında Yıldız Teknik Üniversitesi'nde bulunana "Akıllı Ev" ile önerilen şarj sisteminin birlikte çalışması incelenmiştir. Önerilen sistemin simülasyon sonuçları ve deneysel doğrulamaları analiz edilerek irdelenmiş ve elde edilen sonuçlar sunulmuştur.

Abstract:
Lately, the depletion as well as negative environmental impacts of fossil fuels have directed the vehicle technology towards new alternative systems. Accordingly, the studies on electric vehicles (EVs) utilizing electric motor (EM) instead of conventional vehicles using fossil fuel consumer internal combustion engines (ICEs) have gained increasing importance. The EV technology were firstly developed with the hybrid vehicles using both ICE and EM. Today, plug-in hybrid vehicles that can be charged via grid have a leading position. Studies realized in many countries in all over the world manifest the result of future widespread EV utilization. However, the power management and grid connection of EVs still include many unsolved problems. In this study, a power management is realized for reducing the battery stress of EVs and solving the possible problems that can be faced while providing grid connection. In order to realize power management in charging process, smart grid is strongly necessary. For this reason, smart grid compatible power converters are employed. A power conditioning unit is designed for the grid connection of EV enabling a controlled charge of the EV. With the utilization of the proposed power conditioning unit within the EV, the possibility of solving the energy quality problems at the charge point, increasing the voltage quality, decreasing total harmonic distortion (THD) and even providing reactive power compensation by EV is obtained. Additionally operation of the proposed systems with the smart home that is located in Yildiz Technical University is investigated to determine the smart grid compatibility. The relevant results are discussed within simulation studies followed by the proposed method with experimental real-time test bench based applications.