GFD CUK dönüştürücü beslemeli tam köprü DC-DC dönüştürücü ile elektrikli araç şarj ünitesi tasarımı
Electrical vehicle charge unit design with full bridge DC-DC converter fed by PFC CUK converter
Yazar: SELAMİ KARAKAŞ
Danışman: DR. ÖĞR. ÜYESİ ERDAL ŞEHİRLİ
Kastamonu Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Elektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2023
Konu: Elektrik ve Elektronik Mühendisliği = Electrical and Electronics Engineering
Dizin: Elektrik güç sistemleri = Electric power systems ; Güç çeviriciler = Power converters

Özet:
Son yıllarda karbon tabanlı yakıtların azalması ve çevreye olumsuz etkilerinden dolayı, elektrikli araçların kullanımı artmaya başlamıştır. Elektrikli araçlarda da gerekli olan enerji bataryalardan sağlanmaktadır. Bu tez çalışması, elektrikli araçlar için tam köprü DA-DA dönüştürücü kullanan bir Li/İyon batarya şarj cihazının benzetimini ve düşük güç aktarımı yapan uygulamasını içermektedir. Tam köprü dönüştürücünün tek fazlı şebekeye bağlantısı histerezis akım kontrolüne sahip GFD Cuk dönüştürücü kullanılarak yapılmaktadır. Şebeke akımı THB' sini azaltmak ve güç faktörünü arttırmak için histerezis akım denetimi GFD Cuk dönüştürücü üzerinden uygulanmıştır. Cuk dönüştürücü, çıkış gerilimi giriş gerilimine göre daha düşük veya daha yüksek olabilmektedir. Ayrıca giriş ve çıkış tarafında akım dalgalılığını azaltan bobinlere sahip olduğu için seçilmiştir. Tezde öncelikle tam köprü DA-DA dönüştürücünün matematiksel modeli, küçük işaret analizi ve transfer fonksiyonu elde edilmiştir. Uygulamada yüksek frekans transformatörü ve devre tasarımları gerçekleştirilmiştir. Ayrıca, dönüştürücünün çıkışında bulunan bobin Kesintili İletim Modunda (KİM) çalıştırılmıştır. Çalışmanın benzetimi Matlab/Simülink programı kullanılarak gerçekleştirilmiştir.  Benzetim sayesinde, bataryanın şarj edildiğini doğrulamak için batarya akımı, voltajı ve SOC değerleri ölçülmüştür. Şebeke akımı THB' si ve GF de ayrıca gözlemlenmiştir. Sonuç olarak, Li/İyon batarya istenildiği gibi şarj edilmektedir. PF yükseltilmiş ve 0.999 olarak elde edilmiştir, şebeke akımının THB'si ise oldukça düşürülmüş ve %1,48 olarak elde edilmiştir. Bununla birlikte, uygulama çalışmalarında, yarı iletken anahtarların maksimum gerilim değerleri istenildiği şekilde azaltılmadığı için, düşük güç ve gerilimde batarya şarjı gerçekleştirilebilmiştir.

Abstract:
Recently, the use of electrical vehicle has been increasing due to reduction of carbon-based fuel and its negative effect to the nature. Also, required energy for electrical vehicle is supplied by battery. This thesis study includes the simulation and low power transfer application of a Li/Ion battery charger with full bridge DC-DC converter for electric vehicles. The connection of the full-bridge converter to the single-phase grid is made using the PFC Cuk converter with hysteresis current control. To reduce grid current THD and to increase PF, hysteresis current control is applied to PFC Cuk converter. Cuk converter is selected because it provides lower or higher voltage at output with respect to input and it has input, output inductors reducing current ripple. Therefore, in the thesis, first of all, the mathematical model of the full-bridge DC-DC converter, small signal analysis and transfer function are obtained. In application, high frequency transformer and circuit designs are carried out. Also, the inductor at the output of the converter is operated in discontinuous conduction mode (DCM). The simulation of the study is carried out using the Matlab/Simulink program. With the simulation, battery current, voltage and SOC values are measured to verify that the battery is charging. THD of grid current and PF are also observed. As a result, the Li/Ion battery is charged as desired. The PF is increased and is obtained as 0.999, THD of grid current is reduced and is obtained as 1.48%. However, in the applications, because the maximum voltage on the semiconductor switches is not reduced as desired, battery charge is realized with low power and at low voltage.