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: 116
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
- Design for PV-integrated smart urban furniture
PV bütünleşik akıllı kent mobilyaları için tasarım
YASİN KANTAŞ
Yüksek Lisans
İngilizce
2024
MimarlıkOrta Doğu Teknik ÜniversitesiMimarlık Ana Bilim Dalı
PROF. DR. İPEK GÜRSEL DİNO
DOÇ. DR. TALAT ÖZDEN
- Elektrikli araç şarj istasyon konumlarının ütopya noktası yöntemi ile çok amaçlı optimize edilmesi
Multi objective optimisation of electric vehicle charging stations with the utopia point method
MUHAMMED TALHA SUNAR
Yüksek Lisans
Türkçe
2024
TrafikBursa Teknik Üniversitesiİnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DR. ÖĞR. ÜYESİ NURTEN AKGÜN
- Esnek mimari yaklaşımı ile elektrikli araç güç treni tasarımına katkılar
Contributions to electric vehicle power train design by flexible architecture approach
İLKAN ÇETİN
Yüksek Lisans
Türkçe
2022
Elektrik ve Elektronik Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiElektrik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. DERYA AHMET KOCABAŞ
- Yeşil bina kavramının günümüzdeki durumuna eleştirel bir bakış ve net sıfır enerjili binalar için bütünleşik tasarım sürecinin incelenmesi
A critical look at the current scene concerning green building concept and a revi̇ew of the integrated design process for net zero energy buildings
FEHMİ TIĞLI
Yüksek Lisans
Türkçe
2018
MimarlıkMimar Sinan Güzel Sanatlar ÜniversitesiMimarlık Ana Bilim Dalı
PROF. DR. FATMA ZEYNEP AYGEN
- Bulanık çok ölçütlü yatırım analizleri ve bir işletme filosu için araç teknolojisi seçimi
Fuzzy multicriteria investment analyses and vehicle technology selection for a firm's fleet
İBRAHİM YAZICI
Yüksek Lisans
Türkçe
2015
Endüstri ve Endüstri Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiEndüstri Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. CENGİZ KAHRAMAN