Design and implementation of residual current sensor for electric vehicle charging systems
Elektrikli araç şarj sistemleri için kaçak akım sensörü tasarımı ve gerçeklemesi
- Tez No: 834552
- Danışmanlar: DOÇ. DR. ÖMER CİHAN KIVANÇ
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Elektrik ve Elektronik Mühendisliği, Electrical and Electronics Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2023
- Dil: İngilizce
- Üniversite: İstanbul Okan Üniversitesi
- Enstitü: Lisansüstü Eğitim Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Otomotiv Mühendisliği Bilim Dalı
- Sayfa Sayısı: 43
Özet
Artan elektrikli araç kullanımı ile şarj istasyonu altyapısı da genişlemektedir, Bununla birlikte DA ve AA şarj istasyonlarının da yaygınlaşması gözlenmektedir. Temelde akım akan tüm iletkenlerin bağlantısını kesen bir röle ve control ve pilot sinyallerinden oluşan AA şarj istasyonları aynı zamanda standartlar gereği bir de kaçak akım sensörü barındırmaktadırlar. Bu kaçak akım sensörleri 30 mA AA, 6 mA DA ve üzeri kaçak akım oluştuğunda şebekenin araçla bağlantısını kesme işlevine sahiptirler. Bu kaçak akımları algılayabilmek için“flux-gate”tipi sensörler kullanılmaktadır. Bu donanımlar yüksek lineerlik, yüksek hassasiyet ve doğruluk ile ölçüm yapabilmelerine karşın yüksek akım tüketimine de sahiptirler. Bu sensörler doyumlu bir endüktansın toroidal bir manyetik çekirdek üzerine yerleştirilmesi ve bir sinyal işleme devresinden oluşmaktadırlar. Kaçak akım sensörünün en önemli özelliği düşük satürasyon akımı, düşük endüktans ve yüksek geçirgenlik ile küçük hacimli boyuta sahip olmalarıdır. Özellikle nano-kristalin yumuşak çekirdek materyali çok yüksek geçirgenliğe ve düşük güç kaybına sahip olduğu için“flux-gate”tipi sensörler öne çıkmaktadır. Literatürde ve pazarda farklı tipte algılama devreleri yer almaktadır. Çoğunlukla firmaların kendi çiplerini vee işlemcilerini tasarlaması sebebiyle uygun bir toroid tasarımı ve gelişmiş bir sinyal işleme devresine olan ihtiyaç tespit edilmiştir. Bu sebeple tez kapsamında kendinden osilasyonlu bir devreye, yüksek hassasiyetli ve akımdaki bozulmaları tespit eden bir osilatör devresine sahip bir sensör geliştirilmiştir. Toroid tasarımı ANSYS Maxwell ile geliştirilmiş ve sonlu elemanlar metodu ile analiz edilmiştir. Toroidin B-H eğrisine ve endüktans değerine analiz sonucunda ulaşılmıştır. Sinyal işleme devresi için mikroişlemciye sahip bir osilatör devresi Altium ile tasarlanmıştır. Geliştirilen kaçak akım sensörü elektrikli bir araç üzerinde test edilmiştir. Testler sonucunda 6 mA DA, 30 mA AA kaçak akım uygulanarak geliştirilen sistem doğrulanmıştır.
Özet (Çeviri)
With the increasing use of electric vehicles, the infrastructure of charging stations has also expanded. As a result, it is observed that direct current (DC) and alternative current (AC) charging stations are also becoming widespread. AC charging stations (or equipment), which consist of a relay that disconnects the circuit, and a signal called a control pilot, also contain a residual current sensor (RCD) as per the automotive regulations and standards. These residual current sensors connect the grid from the vehicle when a residual current of 30 mA AC, 6 mA DC using flux gate type sensors. Although this equipment can measure with high linearity, sensitivity, and accuracy, they also have high current consumption. They consist of a saturated inductance placed on a toroidal magnetic core and a signal processing circuit. The most important feature of the residual current sensor is that they have low saturation current, low inductance value, high permeability, and small volume size. Flux gate type sensors come to the fore, especially since the nano-crystalline softcore material has very high permeability and low power loss. Various types of sensing circuits have been seen in the literature and the market. As most companies design their integrated circuits (IC) and microcontrollers (MCU), the need for a suitable toroid design and an advanced signal processing circuit has been identified. For this reason, a sensor with a self-oscillating circuit, high sensitivity, and an oscillator circuit that detects imbalances in the flowing current has been developed within the thesis's scope. In this thesis, the toroid is designed and analyzed using ANSYS Maxwell for appropriate B-H curve and inductance value. An oscillator circuit with a microprocessor is designed and implemented for the signal-processing circuit using Altium. The prototyped sensor has been performed on commercial electric vehicle. As a result of the experimental studies, the developed system is verified for 6 mA DC, 30 mA AC residual current.
Benzer Tezler
- Esnek rotorlarda dengeleme probleminin incelenmesi
The Analysis of the balancing problem in flexible rotors
HAKAN ÇİFTÇİ
- Measurement-based antenna misalignment analysis and angle of arrival estimation for terahertz wireless communication systems
Kablosuz haberleşme sistemlerinde ölçüm tabanlı hatalı anten hizalaması analizi ve geliş açısı kestirimi
HASAN NAYİR
Yüksek Lisans
İngilizce
2023
Elektrik ve Elektronik Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiElektronik ve Haberleşme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. GÜNEŞ ZEYNEP KARABULUT KURT
- Orman yangınından sonra üretim çalışmalarındaki sorunlar ve çözüm olanakları
Problems and solution options in the harvesting studies after forest fire
EBRU BİLİCİ
Doktora
Türkçe
2014
Ormancılık ve Orman Mühendisliğiİstanbul ÜniversitesiOrman Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. MESUT HASDEMİR
- Kentsel mekan olarak yer altı alanları: Yenikapı - Hacıosman metro hattı örneği
Underground areas as urban spaces: YenikapI - HacIosman metro line example
HATİCE BETÜL MANNASOĞLU
Yüksek Lisans
Türkçe
2019
Şehircilik ve Bölge Planlamaİstanbul Teknik ÜniversitesiKentsel Tasarım Ana Bilim Dalı
DR. ÖĞR. ÜYESİ GÜLDEN DEMET ORUÇ
- Architectural retrofit of educational buildings towards nearly zero energy and cost optimal levels considering the life cycle and occupant comfort
Yaşam döngüsü ve kullanıcı konforuna göre yaklaşık sıfır enerji ve optimal maliyet seviyelerine yönelik eğitim binalarının mimari yönden iyileştirilmesi
NAZANIN MOAZZEN FERDOS
Doktora
İngilizce
2020
Mimarlıkİstanbul Teknik ÜniversitesiMimarlık Ana Bilim Dalı
PROF. DR. LEYLA TANAÇAN
PROF. DR. MUSTAFA ERKAN KARAGÜLER