Elektrikli Arabalarda Kullanılan Li-ion Akülerin Tek Fazdan Hızlı ve Verimli Şarjı için Güç Faktörü Düzeltmeli Yükselticilerin Karşılaştırması / Comparison of Single Phase Power Factor Correction Boost Converters for Fast and Efficient Charge of Li-ion Ba
Elektrikli Arabalarda Kullanılan Li-ion Akülerin Tek Fazdan Hızlı ve Verimli Şarjı için Güç Faktörü Düzeltmeli Yükselticilerin Karşılaştırması / Comparison of Single Phase Power Factor Correction Boost Converters for Fast and Efficient Charge of Li-ion Ba
Yazar: Akın, Burak
Dergi: EMO Bilimsel Dergi, Vol. 2 No. 4, 2012
Anahtar kelimeler: Dönüşümlü PFC, köprüsüz PFC, Li-ion, Interleaved PFC, Bridgeless PFC, Li-ion

Fosil yakıtların yakın bir gelecekte tükenecek olması ve atmosfere CO2 salması nedeniyle yeni enerji kaynaklarının arayışı içerisine girilmiştir. Temiz bir enerji kaynağı olan elektrik enerjisinin motorlu taşıtlarda kullanılması, Li-ion aküler ile mümkündür. Li-ion akülerin şarjında kullanılabilecek AC-DC dönüştürücüler literatürde sıkça yer almaktadır [1-13]. Bunu gerçekleştirmek için güç faktörü düzeltmeli (PFC), geleneksel, köprüsüz ve dönüşümlü gerilim yükseltici devrelerinin simülasyonları yapılmıştır. 100 kHz anahtarlama frekansında ve 3 kW çıkış gücünde çalıştırılarak simülasyonları yapılan dönüştürücüler, güç faktörü (PF), toplam akım harmonik bozulma (THDi) ve verim açısından karşılaştırılmıştır. Simülasyon sonuçlarına göre geleneksel yükseltici % 97.8 verim ve % 4.88 THDi değerlerine, köprüsüz yükseltici % 98.2 verim ve % 5.05 THDi değerlerine, dönüşümlü yükseltici ise % 98 verim ve %1.93 THDi değerlerine sahiptir. Tüm dönüştürücüler 0.99 güç faktörü değerini sağlasa da, köprüsüz yükseltici THDi değeri, EN61000-3-2 standardı olan, % 5'in üzerinde bulunduğundan, li-ion akülerin şarjı için, dönüşümlü yükseltici daha iyi performans göstermiştir.    Abstract  New energy sources have been searched beacuse of depletion of fossil fuels in near future and to reduce the CO2 emissions to the atmosphere. It is possible to use clean energy source of electricity in electrical vehicles by li-ion batteries. There are many AC-DC converters in the litterature to charge Li-ion batteries [1-13]. For this reason, conventional PFC, bridgeless PFC and interleaved PFC boost converters are simulated. Simulations are run at 3 kW output power with 100 kHz switching frequency and they are compared with power factor (PF), total current harmonic distortion (THDi) and efficieny. According to the simulation results conventional boost converter has 97.8 % efficieny and 4.88 % THDi values, bridgeless boost converter has 98.2 % efficieny and 5.05 % THDi values, interleaved boost converter has 98 % efficieny and 1.93% THDi values. Although all converters have greater than 0.99 power factor, bridgeless boost converter THDi value is above the EN 61000-3-2 standards which is 5%, so for li-ion battery charging, interleaved boost topology has beter performance.

Fosil yakıtların yakın bir gelecekte tükenecek olması ve atmosfere CO2 salması nedeniyle yeni enerji kaynaklarının arayışı içerisine girilmiştir. Temiz bir enerji kaynağı olan elektrik enerjisinin motorlu taşıtlarda kullanılması, Li-ion aküler ile mümkündür. Li-ion akülerin şarjında kullanılabilecek AC-DC dönüştürücüler literatürde sıkça yer almaktadır [1-13]. Bunu gerçekleştirmek için güç faktörü düzeltmeli (PFC), geleneksel, köprüsüz ve dönüşümlü gerilim yükseltici devrelerinin simülasyonları yapılmıştır. 100 kHz anahtarlama frekansında ve 3 kW çıkış gücünde çalıştırılarak simülasyonları yapılan dönüştürücüler, güç faktörü (PF), toplam akım harmonik bozulma (THDi) ve verim açısından karşılaştırılmıştır. Simülasyon sonuçlarına göre geleneksel yükseltici % 97.8 verim ve % 4.88 THDi değerlerine, köprüsüz yükseltici % 98.2 verim ve % 5.05 THDi değerlerine, dönüşümlü yükseltici ise % 98 verim ve %1.93 THDi değerlerine sahiptir. Tüm dönüştürücüler 0.99 güç faktörü değerini sağlasa da, köprüsüz yükseltici THDi değeri, EN61000-3-2 standardı olan, % 5'in üzerinde bulunduğundan, li-ion akülerin şarjı için, dönüşümlü yükseltici daha iyi performans göstermiştir.    Abstract  New energy sources have been searched beacuse of depletion of fossil fuels in near future and to reduce the CO2 emissions to the atmosphere. It is possible to use clean energy source of electricity in electrical vehicles by li-ion batteries. There are many AC-DC converters in the litterature to charge Li-ion batteries [1-13]. For this reason, conventional PFC, bridgeless PFC and interleaved PFC boost converters are simulated. Simulations are run at 3 kW output power with 100 kHz switching frequency and they are compared with power factor (PF), total current harmonic distortion (THDi) and efficieny. According to the simulation results conventional boost converter has 97.8 % efficieny and 4.88 % THDi values, bridgeless boost converter has 98.2 % efficieny and 5.05 % THDi values, interleaved boost converter has 98 % efficieny and 1.93% THDi values. Although all converters have greater than 0.99 power factor, bridgeless boost converter THDi value is above the EN 61000-3-2 standards which is 5%, so for li-ion battery charging, interleaved boost topology has beter performance.