Elektrikli araçlar için bütünleşik şarj sisteminin tasarımı
Design of integrated charging system for electric vehicles
- Tez No: 955923
- Danışmanlar: PROF. DR. İBRAHİM SEFA
- Tez Türü: Doktora
- Konular: Elektrik ve Elektronik Mühendisliği, Electrical and Electronics Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2025
- Dil: Türkçe
- Üniversite: Gazi Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Elektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: Belirtilmemiş.
Özet
Bu tez çalışmasında, elektrikli araçların tahrik sistemlerinde kullanılabilecek bir PMaSynRM sürücü sistemi tasarlanmıştır. Tasarlanan sistem, şarj işlevini de yerine getirebilecek şekilde ele alınarak bütünleşik bir şarj topolojisi oluşturulmuştur. Bütünleşik şarj sistemi hem motor sürücüsü hem de şebeke bağlantılı şarj cihazı olarak kullanılabilmektedir. Sistemin her iki çalışma modu için de SMC tabanlı denetleyici yapıları geliştirilmiştir. Tasarlanan prototip bütünleşik şarj sisteminin hem geçici hem de kalıcı durum performansı incelenmiş, ayrıca bozucu etkiler altında kararlı çalışmanın sağlanması hedeflenmiştir. Şarj modu için, girişinde LCL filtre olan üç fazlı bir PWM doğrultucuya uygulanan çoklu döngüye sahip bir SMC yapısı önerilmiştir. Bu yapıda, iç döngüde kondansatör gerilimi üzerinden aktif sönümleme gerçekleştirilmiş, orta döngüde referans kondansatör gerilimi şebeke akımlarına bağlı olarak belirlenmiş ve dış döngüde ise çıkış gerilimi düzenlenmiştir. Gerçekleştirilen deneysel ve benzetim çalışmaları sonucunda, önerilen yöntemin geleneksel PI kontrol yöntemine kıyasla daha düşük harmonik bozulma (%4,52 THD), daha kısa yerleşme süresi ve aşım içermeyen geçici yanıt ile üstün performans sergilediği gözlemlenmiştir. Tahrik modu için, HFITSMC ile entegre edilmiş uyarlamalı RBFNN gözlemcisi içeren bir hız denetleyici tasarlanmıştır. Bu yapı, modelden bağımsız ve hiyerarşik bir yaklaşım sunarak hem eşleşen hem de eşleşmeyen bozucuları etkin şekilde bastırmayı başarmıştır. Önerilen yöntemin geleneksel PI ve terminal SMC denetleyicilere kıyasla daha düşük hız aşımı, daha kısa toparlanma süresi ve daha düşük seviyeli tork dalgalanması ile daha yumuşak geçici durum performansı gösterdiği yürütülen benzetim çalışmaları ve uygulamalarla deneysel olarak doğrulanmıştır. Lyapunov tabanlı kararlılık analizi ile sistemin hata sınırlı yakınsama özelliği de teorik olarak ispatlanmıştır. Elde edilen bulgular, geliştirilen SMC tabanlı bütünleşik denetleyici yapılarının elektrikli araçlar gibi çift modlu çalışan sistemlerde kullanılabilirliğini ve performans üstünlüğünü ortaya koymaktadır.
Özet (Çeviri)
In this thesis, a PMaSynRM drive system suitable for use in electric vehicle propulsion systems has been designed. The proposed system is configured to also perform charging functions, thereby establishing an integrated charging topology. The integrated charging system is capable of functioning both as a motor drive and as a grid-connected battery charger. For each operating mode of the system, SMC-based controller structures have been developed. The dynamic and steady-state performance of the prototype integrated charging system has been thoroughly investigated, with a particular focus on ensuring stable operation under the influence of disturbances. For the charging mode, a multi-loop SMC structure is proposed for a three-phase PWM rectifier equipped with an LCL filter. In this structure, active damping is achieved via capacitor voltage regulation in the inner loop, the reference capacitor voltage is determined based on grid currents in the middle loop, and output voltage control is carried out in the outer loop. Experimental and simulation results show that the proposed method outperforms the conventional PI controller by achieving lower total harmonic distortion (4,52% THD), shorter settling time, and overshoot-free transient response. For the traction mode, a speed controller is designed by integrating an HFITSMC with an adaptive RBFNN observer. This model-free, hierarchical approach effectively suppresses both matched and mismatched disturbances. Experimental results demonstrate that the proposed method delivers superior transient performance and robustness under load torque variations compared to conventional PI and terminal SMC controllers, with reduced speed overshoot, faster recovery time, and minimized torque ripple. Additionally, a Lyapunov-based stability analysis confirms bounded-error convergence of the observer-controller system. The findings validate that the proposed SMC-based integrated control structures are highly suitable and effective for dual-mode systems such as electric vehicles, offering significant performance advantages in both operating modes.
Benzer Tezler
- Dizel motor modeli ile entegre bir aşırı doldurma ünitesi tasarım ve optimizasyon modeli geliştirilmesi
Development of a turbocharger design and optimization model integrated with the diesel engine model
MERT ALPAYA
Doktora
Türkçe
2023
Makine Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. LEVENT ALİ KAVURMACIOĞLU
PROF. DR. CENGİZ CAMCI
- İnsansız hava araçları için batarya-yakıt hücresi hibrit enerji yönetim sisteminin geliştirilmesi
Development of a battery-fuel cell hybrid energy management system for unmanned aerial vehicles
BARAN KUL
Yüksek Lisans
Türkçe
2026
Elektrik ve Elektronik Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiElektrik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. MEHMET ONUR GÜLBAHÇE
- Hafif elektrikli araçlar için motor tasarımı ve sürdürülebilir ağ kurulumu
Motor design and sustainable network implementation for light electric vehicle
BERAT ASLAN
Yüksek Lisans
Türkçe
2026
Mekatronik MühendisliğiTokat Gaziosmanpaşa ÜniversitesiMekatronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. MUSTAFA EKER
- Plazma arkı eldesi ve yüzey bölgesi modifikasyonunda kullanılabilirliği
Başlık çevirisi yok
ÖZKAN ÖZİPEKLİLER
Yüksek Lisans
Türkçe
1986
Makine MühendisliğiUludağ ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. HALİM DEMİRCİ
- Realization of transmitter and receiver clock generation units and channel switching unit in a modified analog radio relay
Değiştirilen bir analog radyodaki verici ve alıcı saat üretimi birimleri ve kanal anahtarlama biriminin gerçekleştirilmesi
AYHAN BÜYÜKSEMERCİ
Yüksek Lisans
İngilizce
1987
Elektrik ve Elektronik MühendisliğiOrta Doğu Teknik ÜniversitesiElektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. MURAT AŞKAR