Elektrikli araçlarda kullanılan 3 fazlı invertörler için akım kontrollü aktif deşarj metodunun tasarımı ve simülasyonu
Design and simulation of current controlled active discharge method for 3 phase inverters used in electric vehicles
Yazar: ZAFER ACUN
Danışman: DR. ÖĞR. ÜYESİ ÖNDER ŞUVAK
Gebze Teknik Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2020
Konu: Elektrik ve Elektronik Mühendisliği = Electrical and Electronics Engineering

Özet:
Üç fazlı invertörler, elektrikli araçlarda ve hibrit elektrikli araçlarda yaygın olarak kullanılmaktadır. Üç fazlı invertör sistemleri için hem yüksek verimlilik hem de güvenli çalışma sağlamak için çeşitli kontrol stratejileri geliştirilmiştir. 3 fazlı invertör sistemlerinde, genellikle yüksek voltajlı akü ve güç dönüştürücüleri, bir röle ile bağlanır. Araç kapatma olaylarında, akü röleden derhal ayrılsa da DA bara filtre kapasitörünün elektrik tehlikesini önlemek için mümkün olan en kısa sürede boşaltılması gerekir. Otomotiv kalifikasyonu LV123 kuralına dayanmaktadır. Audi, BMW, Mercedes-Benz, Porsche ve VW konvansiyonudur. "Karayolu taşıtlarında yüksek gerilim bileşenlerinin elektriksel özelliklerini ve elektriksel güvenliğini" düzenler [1]. Yüklü bir DA bağlantı kapasitörünün insanlar için bir tehlike olabileceğinden, bu kuralın bu kapasitörün hızlı deşarjı hakkında bir gereksinimi vardır. LV123, "DA YG devresindeki kapasitörlerin hızlı deşarjı ve DA YG voltajının 60V altında 5 sn'de düşürülmesi için aktif deşarj için bir devre kullanılmasını gerektirir" [1].
Bu araştırma, hibrit / elektrikli araçlar için 3 fazlı invertör sistemlerin DA bara kapasitör deşarjını araştırıyor. Bu tez çalışmasında, deşarj işlemi için bir deşarj tekniği üzerinde durulmuştur. Akım Kontrollü Aktif Deşarj Metodu adı verilen bu deşarj tekniğinin analizleri ve simülasyonları üzerinde durulmuştur. Ayrıca bu deşarj tekniği test ortamında gerçeklenerek test sonuçları da incelenmiştir.
Hem simülasyon hem de test sonuçlarına göre, önerilen deşarj tekniğinin fizibilitesinin ve performansının diğer metotlara göre avantajları ve dezavantajları gösterilmektedir.

Abstract:
Three-phase inverter are widely used in electric vehicles and hybrid electric vehicles. Various control strategies have been developed for three-phase inverter systems to provide both high efficiency and safe operation. In three-phase inverter systems, high-voltage batteries and power converters are usually connected with a relay. In vehicle shutdown events, even though the battery is immediately disconnected from the relay, the DC bus filter capacitor must be discharged as soon as possible to avoid electrical hazard. Automotive qualification is based on the LV123 standart. It is the convention of Audi, BMW, Mercedes-Benz, Porsche and VW [1]. It regulates the electrical properties and electrical safety of high voltage components in road vehicles. Since a charged DC-Link capacitor can be a danger to humans, this rule needs a fast discharge of this capacitor. LV123 requires "A circuit for active discharge to be used for the fast discharge of capacitors in the DC HV circuit and for the DC HV voltage to be reduced below 60V in 5 seconds" [1].
This research explores the DC-Link capacitor discharge of three-phase inverter systems for hybrid / electric vehicles. A discharge technique is emphasized for the discharge process. The analysis and simulations of this discharge technique, called Current Controlled Active Discharge Method, are emphasized.
In addition, this discharge technique was performed in the test environment and the test results were also examined. Both simulation and test results show the advantages and disadvantages of the feasibility and performance of the proposed discharge technique over other methods.