Elektrikli araçlar için ZVS LLC dönüştürücü ile batarya şarj sistemi tasarımı
Design of a battery charger with ZVS LLC converter for electrical vehicles
- Tez No: 1003874
- Danışmanlar: PROF. DR. ABDULKADİR BALIKÇI
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Elektrik ve Elektronik Mühendisliği, Enerji, Electrical and Electronics Engineering, Energy
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2026
- Dil: Türkçe
- Üniversite: Gebze Teknik Üniversitesi
- Enstitü: Lisansüstü Eğitim Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: Belirtilmemiş.
Özet
Fosil yakıtların çevre kirliliğine sebep olması ve limitli kaynaklara sahip olması birçok sektörü elektrik enerjisi kullanımına itmiştir. Günümüzde kara taşıtlarından deniz taşıtlarına kadar birçok araç enerji kaynağı olarak elektrik enerjisini kullanmaya başlamıştır. Bu araçların her biri farklı güç değerlerine sahip batarya şarj sistemlerine ihtiyaç duymaktadır. Bu ihtiyacı karşılamak için izoleli DA-DA rezonans dönüştürücüleri sıklıkla tercih edilmektedir. Bu dönüştürücülerin en önemli özelliklerinden biri şebeke ile batarya sistemi arasında galvanik izolasyon sağlamalarıdır. Böylece daha güvenli çalışma koşulları elde edilmektedir. Ayrıca rezonans dönüştürücü devreleri yumuşak anahtarlama teknikleri sayesinde anahtarlama elemanları üzerindeki kayıpları, akım ve gerilim stresini azaltarak devrenin verimini arttırmaktadır. Bununla birlikte anahtarlama elemanlarının kullanım ömrünü de uzatmaktadır. Bu yöntemler güç yoğunluğunun arttırılmasını ve Elektromanyetik Girişim (Electromagnetic Interference, EMI)'in azalmasını sağlamaktadır. Rezonans dönüştürücülerinin bu gibi özellikleri yüksek frekanslı uygulamalarda maliyet ve boyut gibi konularda avantaj sağlamaktadır. Bu çalışmada izoleli rezonans dönüştürücülerinden biri olan LLC rezonans dönüştürücü; güç yoğunluğu, yüksek frekans çalışma performansı ve maliyet gibi avantajları sebebi ile batarya şarj devresi tasarımı için kullanılmıştır. Elektrikli araçlarda kullanılan lityum tabanlı piller için tasarlanan sistem 55 V/50A maksimum çıkış gerilim ve akım değerine sahiptir. Devrenin farklı frekans değerlerindeki çalışma performansının incelenebilmesi ve rezonans tank elemanlarının hesaplanabilmesi için temel harmonik yaklaşımı yöntemi (First Harmonic Approach, FHA) kullanılarak sisteme ilişkin AA eşdeğer devresi elde edilmiştir. Eşdeğer devre ile frekans – kazanç grafiği türetilmiştir. Bataryanın sabit akım – sabit gerilim (CC-CV) yöntemi ile şarj edilebilmesi için oransal-integral (Proportional-Integral, PI) kontrolcü kullanılmıştır. Tasarlanan devre MATLAB/Simulink ortamında oluşturulmuş ve simüle edilmiştir. Ayrıca 500W (55V/10A) çıkış gücüne sahip prototipi üretilmiştir.
Özet (Çeviri)
The fact that fossil fuels cause environmental pollution and have limited resources has led many sectors to use electrical energy. Today, many vehicles, from land vehicles to marine vehicles, have started to use electrical energy as an energy source. Each of these vehicles requires battery charging systems with different power values. To meet this need, isolated DC-DC resonant converters are often preferred. One of the most important features of these converters is that they provide galvanic isolation between the mains and the battery system. In this way, charging is carried out under safer conditions. In addition, resonant converter circuits increase the efficiency of the circuit by reducing switching losses and current and voltage stress on the switching elements, thanks to soft switching techniques. In addition, these methods contribute to increasing power density and reducing Electromagnetic Interference (EMI). Such features of resonant transducers provide advantages in high-frequency applications in terms of cost and the area occupied by the system. In this study, LLC resonant converter, one of the isolated resonant converters, was used for lithium-based batteries used in electric vehicles due to its advantages such as power density, high frequency usability and cost. The designed system has an output voltage and current value of 54.6 V/50A. In order to examine the operating performance of the circuit at different frequency values and to calculate the resonance tank elements, the AC equivalent circuit for the system was obtained by using the fundamental harmonic approach method (FHA). The frequency – gain graph was derived with the equivalent circuit. A proportional-integral (PI) controller was used to charge the battery using the constant current – constant voltage (CC-CV) method The designed circuit was created and simulated in MATLAB/Simulink environment. In addition, a prototype with an output power of 500W (55V/10A) has been produced.
Benzer Tezler
- Yüksek frekanslı izole DC-DC dönüştürücü tasarımı ve optimizasyonu
Design and optimization of a high-frequency isolated DC-DC converter
ABDULLAH ÖZSAN
Doktora
Türkçe
2026
Elektrik ve Elektronik MühendisliğiSelçuk ÜniversitesiElektrik ve Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. HULUSİ KARACA
PROF. DR. İBRAHİM SEFA
- E-mobilite uygulamaları için geniş çıkış gerilimi aralığında çalışabilen LLC rezonans dönüştürücü tasarımı ve gerçekleştirilmesi
Design and implementation of an LLC resonant converter with wide output voltage range for e-mobility applications
YUSUF BEHAUDDİN GÜNEY
Yüksek Lisans
Türkçe
2025
Elektrik ve Elektronik Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiElektrik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. MEHMET ONUR GÜLBAHÇE
- Yeni nesil anahtarlama elemanları kullanarak yüksek verimli ve geniş çalışma aralıklı LLC rezonans çevirici tasarımı
LLC resonance converter design with high efficiency and wide operating range using new generation switching elements
İBRAHİM ŞARA
Yüksek Lisans
Türkçe
2024
Elektrik ve Elektronik Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiElektrik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ÖZGÜR ÜSTÜN
- Elektrikli araçlar için yüksek güç yoğunluklu ve yüksek verimli izole edilmiş yerleşik batarya şarj cihazı tasarım ve uygulaması
Design and implementation of high-power-density and high-efficiency isolated on-board battery charger for electric vehicle
ENAGNON APPOLINAIRE DANTONDJİ
Yüksek Lisans
Türkçe
2021
Elektrik ve Elektronik MühendisliğiPamukkale ÜniversitesiElektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. YUSUF ÖNER
- Hafif elektrikli araçlar için MPPT tabanlı batarya şarj sistemi tasarımı ve uygulaması
Design and implementation of MPPT based battery charger system for light electric vehicles
LEYLA ARSLAN
Yüksek Lisans
Türkçe
2025
Elektrik ve Elektronik MühendisliğiBandırma Onyedi Eylül ÜniversitesiElektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. HARUN ÖZBAY