Elektrikli araç lı-ıon batarya dolum sistemlerindekiharmoniklerin pasif filtre yapılarıyla düzeltilmesi
Correction of harmonics in electric vehicle li-ion battery charging systems using passive filter structures
- Tez No: 979351
- Danışmanlar: PROF. DR. RIDVAN SARAÇOĞLU, PROF. DR. MEHMET EMİN MERAL
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Elektrik ve Elektronik Mühendisliği, Electrical and Electronics Engineering
- Anahtar Kelimeler: Benzetim, Benzetim analizi, Benzetim modeli, Benzetim programları, Enerji verimliliği, Harmonik distorsiyon, İnsan-yapay zeka etkileşimi, Simulation, Simulation analysis, Simulation model, Simulation programs, Energy efficiency, Harmonic distortion, Human-artificial intelligence interaction
- Yıl: 2025
- Dil: Türkçe
- Üniversite: Van Yüzüncü Yıl Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Elektrik ve Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Elektrik Elektronik Mühendisliği Bilim Dalı
- Sayfa Sayısı: Belirtilmemiş.
Özet
Bu çalışmada, elektrikli araçlarda kullanılan Li-ion bataryaların şarj sürecinde oluşan harmonik bozulmaların analizi ve adaptif olarak bastırılması amaçlanmıştır. Sabit filtreleme yöntemlerinin, CC-CV (Sabit Akım–Sabit Gerilim) şarj modlarının dinamik yapısına uyum sağlayamadığı bilinmektedir. Bu kapsamda, 400 V gerilim, 11 kW güç ve 50 kWh kapasiteli bir batarya ve şarjı MATLAB/Simulink ortamında modellenmiş ve batarya doluluk oranına (SoC) bağlı harmonik davranış incelenmiştir. Analizler, %0–%50 SoC aralığında (CC modu) harmonik bozulmaların nispeten durağan seyrettiğini, ancak CV moduna geçişle birlikte üst harmonik bileşenlerin ve toplam harmonik distorsiyon (THD) değerlerinin belirgin şekilde arttığını ortaya koymuştur. Özellikle %70–%75 SoC aralığında THD'nin maksimum değere ulaştığı belirlenmiştir. Harmonik spektrumunda en baskın bileşenlerin 5., 7., 9., 11. ve 13. harmonikler olduğu tespit edilmiş ve bu harmoniklerin bastırılması amacıyla pasif LC filtreler tasarlanmıştır. Örneğin, 5. harmonik (250 Hz) için 10 mH endüktans ve 40.5 µF kapasitans değeri belirlenmiştir. Filtre seçimi için, SoC ve harmonik bozulma faktörlerini (DFn) giriş olarak kullanan K-En Yakın Komşu (KNN) algoritması uygulanmış, dört filtre sınıfı tanımlanmış ve bu yapı ESP32 tabanlı bir mikrodenetleyicide gerçek zamanlı olarak test edilmiştir. Sonuçlar, adaptif filtreleme sonrasında THD değerlerinde anlamlı iyileşmeler sağlandığını göstermektedir. Ortalama güç bazında yapılan karşılaştırmada, filtreleme ile enerji verimliliğinde genel olarak %1.23, hızlı şarj bölgesinde ise %0.73 iyileştirme elde edilmiştir. Çalışma, bataryaların şarj sürecinde harmonik üretiminin statik değil dinamik bir yapı sergilediğini ve harmonik yönetiminde adaptif algoritmaların güç kalitesi ile batarya ömrü açısından kritik önem taşıdığını ortaya koymaktadır.
Özet (Çeviri)
In this study, the aim is to analyze and adaptively suppress harmonic distortions occurring during the charging process of Li-ion batteries used in electric vehicles. It is well known that fixed filtering methods are unable to adapt to the dynamic nature of Constant Current–Constant Voltage (CC–CV) charging modes. In this context, a battery and charger system rated at 400 V, 11 kW, and 50 kWh was modeled in MATLAB/Simulink, and harmonic behavior was examined based on the battery's State of Charge (SoC). The analyses revealed that harmonic distortions remained relatively stable within the 0–50% SoC range (CC mode), whereas a significant increase in higher-order harmonic components and total harmonic distortion (THD) values occurred with the transition to CV mode. It was specifically found that THD peaked in the 70–75% SoC range. The dominant components in the harmonic spectrum were identified as the 5th, 7th, 9th, 11th, and 13th harmonics, and passive LC filters were designed to suppress these. For instance, the filter for the 5th harmonic (250 Hz) was designed with an inductance of 10 mH and a capacitance of 40.5 µF. To select the appropriate filter, a K-Nearest Neighbors (KNN) algorithm was implemented using SoC and harmonic distortion factors (DFn) as inputs. Four filter classes were defined, and this structure was tested in real time on an ESP32-based microcontroller. The results demonstrated significant improvements in THD values after adaptive filtering. In terms of average power, the filtering provided an overall efficiency improvement of 1.23%, and 0.73% in the fast-charging region. The study shows that harmonic generation during battery charging is not static but dynamic, and that adaptive algorithms in harmonic management are critically important for both power quality and battery lifespan.
Benzer Tezler
- Synthesis of silicon-graphene composite anode via magnesiothermic reduction of silica fume for high-performance lithium-ion batteries
Yüksek performanslı lityum-iyon bataryalar için silisyum-grafen kompozit anot malzemesinin silika dumanının magneziotermik yolla indirgenmesi ile sentezlenmesi
NİHAT FATİH KAYACIOĞLU
Yüksek Lisans
İngilizce
2023
Kimya Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiKimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. REHA YAVUZ
- Hibrit araçlarda meydana gelen yangınlar ve etkili söndürme sistemlerinin incelenmesi
An investigation into fires in hybrid vehicles and the assessment of effective fire suppression systems
CEMİL ÖZKALAY
Doktora
Türkçe
2025
Mühendislik BilimleriSakarya ÜniversitesiYangın ve Yangın Güvenliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. HAKAN SERHAD SOYHAN
- Elektrikli araç bataryalarının sağlık durumlarını tespit edecek iç direnç ölçüm tabanlı sistem geliştirilmesi
Development of internal resistance based state of health estimation method for electric vehicle batteries
MEHMET ERCİYES
Yüksek Lisans
Türkçe
2020
Elektrik ve Elektronik MühendisliğiErciyes ÜniversitesiElektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DR. ÖĞR. ÜYESİ NURETTİN ÜSTKOYUNCU
- PLC kontrollü batarya yönetim sistemi tasarımı
PLC controlled battery management system design
ÖNDER ORBEYİ
Yüksek Lisans
Türkçe
2022
EnerjiNecmettin Erbakan ÜniversitesiElektrik ve Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. MUSTAFA YAĞCI
- Polimer kompozit esaslı Li-ion batarya paketlerinin geliştirilmesi ve özelliklerinin araştırılması
Improvement of polymer composite based Li-ion battery packs and investigation of their properties
GÖRKEM YILDIZ
Yüksek Lisans
Türkçe
2019
Polimer Bilim ve TeknolojisiBursa Teknik ÜniversitesiLif ve Polimer Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DR. ÖĞR. ÜYESİ MERAL AKKOYUN