Elektrikli taşıtlar için üç fazlı evirici devrelerinin eş zamanlı benzetimi ve modellenmesi
Co-simulation and modeling of three-phase inverter circuits for electric vehicles
Yazar: HÜSEYİN TÜRE
Danışman: DOÇ. DR. SELAMİ BALCI
Karamanoğlu Mehmetbey Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Elektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2024
Konu: Elektrik ve Elektronik Mühendisliği = Electrical and Electronics Engineering
Dizin: Eviriciler = Inverters

Özet:
Çevre kirliliği kaygıları ve yenilenebilir enerji talebindeki artış, elektrikli taşıtların yaygın kullanımını teşvik etmektedir. Bu durum, geleneksel içten yanmalı motorların çevresel etkilerine karşı bir çözüm olarak, elektrikli taşıtları ön plana çıkarmaktadır. Ancak, elektrikli taşıtların daha yaygın  bir kullanımı için, mesafe kısıtlamaları ve uzun şarj süreleri gibi zorluklar bulunmaktadır. Elektrikli taşıtların temel bileşenlerinden biri olan evirici devrelerinin ve evirici anahtarlama tekniklerinin verimliliği tümüyle sistemin enerji verimliliği ve performansını etkilemektedir.
Bu tez çalışmasında, elektrikli taşıtlarda elektrik motor sürücüsü olarak kullanılmak üzere bir üç fazlı iki seviyeli evirici devresinin tasarımı gerçekleştirilmiştir. Bu devre tasarımı eş zamanlı benzetim yöntemi ile evirici anahtarlama sinyalleri olan Darbe Genişlik Modülasyonu (DGM), Sinüzoidal Darbe Genişlik Modülasyonu (SDGM) ve Uzay Vektör Darbe Genişlik Modülasyonu (UVDGM) sinyallerinin Toplam Harmonik Bozulma (THB) veya çıkış akım grafiği gibi performans parametreleri karşılaştırılmıştır. Eviricinin güç devresi ANSYS-Simplorer yazılımında modellenmiştir ve anahtarlama sinyalleri ise MATLAB-Simulink yazılımında tasarlanmıştır. Böylece, gerçekleştirilen benzetim çalışmalarında DGM'nin, SDGM'nin ve UVDGM'nin yüzde THB değerleri sırasıyla %8,6, %6,11 ve %5,82 olarak elde edilmiştir. Elde edilen sonuçlar, evirici devresi ve anahtarlama sinyali arasındaki etkileşimlerin anlaşılabilmesi, eviricinin verimliliğinin artırılması ve elektrik motorlarının performansına katkı sağlanması açısından önemlidir. Bu tez, ANSYS-Simplorer ve MATLAB-Simulink yazılımları ile eş zamanlı koşturulan üç fazlı iki seviye evirici devresi ve anahtarlama tekniklerinin tasarım yöntemini önermektedir.

Abstract:
Enterprises are increasingly concerned about environmental pollution and are thus encouraging the widespread use of electric vehicles. This is due to the negative environmental impact of traditional internal combustion engines. However, there are still challenges to the wider use of electric vehicles, such as distance limitations and long charging times. The effectiveness of the inverter circuits and inverter switching methods, which are fundamental factors of electric vehicles, significantly affect the overall system's energy efficiency and performance.
This thesis presents the design of a three-phase two-level inverter circuit for use as an electric motor drive in electric vehicles. The circuit design is compared in terms of performance parameters, such as Total Harmonic Distortion (THD) or output current waveform, using co-simulation methods with inverter switching signals, including Pulse Width Modulation (PWM), Sinusoidal Pulse Width Modulation (SPWM), and Space Vector Pulse Width Modulation (SVPWM). The power circuit of the inverter is modeled using ANSYS-Simplorer software, and the switching signals are designed using MATLAB-Simulink software. During the simulation studies, the chance THD values for PWM, SPWM, and SVPWM are achieved as 8.6%, 6.11%, and 5.82%, respectively. The results obtained are crucial for understanding the relationship between the inverter circuit and the switching signals, improving the inverter's efficiency, and contributing to the performance of electric motors. This thesis proposes a design methodology for a three-phase two-level inverter circuit and switching techniques which are co-simulated with ANSYS-Simplorer and MATLAB-Simulink software.