Design and simulation of a three-phase battery charger using active front-end (AFE) rectifier
Aktif ön (AFE) doğrultucu üç fazlı bir batarya şarj cihazının tasarımı ve benzetimi
- Tez No: 1012835
- Danışmanlar: DOÇ. DR. MUSTAFA GÖKDAĞ
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Elektrik ve Elektronik Mühendisliği, Electrical and Electronics Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2026
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Karabük Üniversitesi
- Enstitü: Lisansüstü Eğitim Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Elektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: Belirtilmemiş.
Özet
Üç fazlı Aktif Ön Uç (AFE) doğrultucular, çift yönlü güç akışı, yüksek güç faktörü ve düşük akım harmonik bozulması sağlayabilmeleri nedeniyle elektrikli araç şarj cihazları, yenilenebilir enerji arayüzleri ve endüstriyel güç kaynakları gibi modern şebeke bağlantılı güç dönüşüm sistemlerinde yaygın olarak kullanılmaktadır. Bu doğrultucuların performansı, giriş filtresinin seçimi ve uygulanan kontrol stratejisinden önemli ölçüde etkilenmektedir. Bu tez, L ve LCL giriş filtreleri kullanan üç fazlı AFE doğrultucuların kapsamlı bir karşılaştırmalı incelemesini sunmaktadır. Her iki filtre yapısının ayrıntılı matematiksel modelleri, durağan ve senkron referans çerçevelerinde türetilmiştir. LCL filtresinin neden olduğu rezonans problemleri analitik olarak incelenmiştir. Gerilim Yönelimli Kontrol (VOC), PQ kontrolü, Sonlu Kontrol Kümeli Model Öngörülü Kontrol (FCS-MPC) ve Modüleli Model Öngörülü Kontrol (M2PC) dahil olmak üzere çeşitli kontrol stratejileri uygulanmış ve değerlendirilmiştir. Sistem kararlılığını artırırken güç kayıplarını en aza indirmek amacıyla, M2PC kontrol algoritmasına sanal sönümleme tekniği entegre edilmiş ve etkinliği sistematik olarak analiz edilmiştir. Frekans bölgesi analizi, sanal sönümlemeli ve sanal sönümlemesiz filtrelerin dinamik davranışlarını incelemek amacıyla Bode diyagramları kullanılarak gerçekleştirilmiştir. Kontrol stratejileri, DC gerilim regülasyonu, akım harmonik bozulması ve dinamik tepki açısından karşılaştırılmıştır. MATLAB/Simulink ortamında elde edilen benzetim sonuçları, LCL filtreleme, M2PC kontrolü ve sanal sönümleme kombinasyonunun harmonik bozulmanın azaltılması ve güç kayıplarının düşürülmesi açısından daha iyi performans sağladığını ve bu nedenle yüksek güçlü şebeke bağlantılı uygulamalar için son derece uygun olduğunu göstermektedir.
Özet (Çeviri)
Three-phase Active Front-End (AFE) rectifiers are widely used in modern grid-connected power conversion systems such as electric vehicle chargers, renewable energy interfaces, and industrial power supplies due to their ability to provide bidirectional power flow, high power factor, and low current harmonic distortion. The performance of these rectifiers is strongly influenced by the choice of the input filter and the applied control strategy. This thesis presents a comprehensive comparative study of three-phase AFE rectifiers using L and LCL input filters. Detailed mathematical models of both filter configurations are derived in stationary and synchronous reference frames. Resonance problems introduced by the LCL filter are investigated analytically. Various control strategies are implemented and evaluated, including Voltage-Oriented Control (VOC), PQ control, Finite Control Set Model Predictive Control (FCS-MPC), and Modulated Model Predictive Control (M2PC). To enhance system stability while minimizing power losses, a virtual damping technique is incorporated into the M2PC control algorithm, and its effectiveness is systematically analyzed. Frequency-domain analysis is performed using Bode diagrams to examine the dynamic behavior of filters with and without virtual damping. Control strategies are compared based on DC voltage regulation, current harmonic distortion, and dynamic response. Simulation results obtained in MATLAB/Simulink show that the combination of LCL filtering, M2PC control, and virtual damping provides better performance in terms of harmonic distortion reduction and power loss reduction, making it highly suitable for high-power grid-connected applications.
Benzer Tezler
- Modeling and simulation of three-phase bidirectional electric vehicle charger
Üç faz çiftyönlü elektrikli araç şarj devresinin modellenmesi ve simülasyonu
GÖRKEM BERK ŞAHİNLER
Yüksek Lisans
İngilizce
2021
Elektrik ve Elektronik MühendisliğiÖzyeğin ÜniversitesiElektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DR. ÖĞR. ÜYESİ GÖKTÜRK POYRAZOĞLU
- Hafif e-mobilite uygulamalarında entegre şarj sistemi için yüksek verimli ve güç yoğunluklu çok-fazlı E-motor tasarımı ve geliştirilmesi
Design and development of high efficient and power density multi-phase E-motor for integrated charging system in light e-mobility applications
MUSA BURAK YELEK
Yüksek Lisans
Türkçe
2026
Elektrik ve Elektronik Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiElektrik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. MURAT YILMAZ
- Batarya şarj uygulamalarında kullanılan LLC rezonans çeviricilerde optimum verim eldesi için yeni bir yöntem
A novel method on obtaining optimal operation efficiency of LLC resonant converters in battery charging applications
ESER ÇALIŞKAN
Doktora
Türkçe
2022
Elektrik ve Elektronik Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiElektrik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. ÖZGÜR ÜSTÜN
- Fotovoltaik panelden beslenen bir buzdolabı için elektronik kontrol sistemi tasarımı
Electronic control system design for a refrigerator that is supplied from photovoltaic panel
TAYYAR ÇAĞDAŞ ÇIRPAN
Yüksek Lisans
Türkçe
2012
Elektrik ve Elektronik Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiElektrik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
YRD. DOÇ. DR. ÖZGÜR ÜSTÜN
- Mobil trafo merkezi tasarımı ve kısa devre analizi
Designing and short circuit analysis of mobilesubstation
ÇAĞIN ÖZÇİVİT
Yüksek Lisans
Türkçe
2019
Elektrik ve Elektronik Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiElektrik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DR. ÖĞR. ÜYESİ CANAN ZOBİ KARATEKİN