Elektrikli araç hızlı şarj sistemi için üç fazlı üç seviyeli yüksek güç faktörlü diyot kenetlemeli AA/DA dönüştürücünün geliştirilmesi
Development of three-phase three-level high power factor diode clamped AC/DC converter for electric vehicle fast charging system
Yazar: MERVE MOLLAHASANOĞLU
Danışman: PROF. DR. HALİL İBRAHİM OKUMUŞ
Karadeniz Teknik Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Elektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2024
Konu: Elektrik ve Elektronik Mühendisliği = Electrical and Electronics Engineering

Özet:
Elektrikli araç kullanıcıları, araçların şarj süreleri ve gidebilecekleri menzil konusunda endişeli olduklarından, araştırmacılar şarj altyapısını iyileştirmeye yönelmektedir. Bu nedenle bu tez çalışmasında ilk olarak hızlı şarj istasyonları için ele alınan çok seviyeli dönüştürücü topolojileri ve modülasyon teknikleri için kapsamlı bir literatür taraması yapılmıştır. Daha sonra üç seviyeli diyot kenetlemeli güç faktörü düzenleyici topoloji çeşitli hibrit frekanslı modülasyon teknikleri ile 300 kW gücündeki hızlı şarj sistemi için benzetim çalışmaları ile tartışılmıştır. Hızlı şarj istasyonlarında uygulanması düşünülen diyot kenetlemeli doğrultucunun çıkış akım ve gerilim dalgalanmasının IEEE standartlarında olması, doğrultucunun nötr nokta gerilim dengesini koruması, şebekeden çekilen akım harmoniğinin %5'in altında olması, güç faktörünün 1 olması ve doğrultucunun verimli çalışması çok önemlidir. Bu doğrultuda, bu çalışmada ele alınan doğrultucunun standartlara uygun çalışabilmesi için yeni bir modifiye edilmiş taşıyıcı tabanlı hibrit frekanslı DGM yöntemi önerilmiştir. Önerilen yöntem için TMS320F28379D sayısal işaret işleyicisi kullanılarak bir yazılım geliştirilmiştir. Geliştirilen yöntem düşük güçte üç fazlı üç seviyeli 3L-SKiiP28MLI07E3V1 güç modülü üzerinde test edilmiştir. Deneysel çalışmalar sonucunda modifiye edilmiş seviye kaydırmalı hibrit frekanslı DGM yönteminin geçerliliği ve esnekliği vurgulanmıştır.

Abstract:
As electric vehicle users are concerned about the charging time and range of their vehicles, researchers are turning their attention to improving the charging infrastructure. This thesis first presents a comprehensive literature review of the multilevel converter topologies and modulation techniques considered for fast charging stations. Then, a three-level diode clamped power factor regulator topology with various hybrid frequency modulation techniques is discussed with simulation studies for a 300 kW fast charging system. It is very important that the output current and voltage ripple of the diode clamped rectifier considered for application in fast charging stations are within IEEE standards, the rectifier maintains the neutral point voltage balance, the current harmonic drawn from the grid is below 5%, the power factor is 1 and the rectifier operates efficiently. Accordingly, a new modified carrier-based hybrid frequency DGM method is proposed for the rectifier considered in this study to operate in accordance with the standards. A software has been developed for the proposed method using the TMS320F28379D digital signal processor. The proposed method is tested on a low power three-phase three-level 3L-SKiiP28MLI07E3V1 power module. The validity and flexibility of the modified level-shifted hybrid frequency DGM method are emphasized.