17649

17649

طراحي و بهينه سازي مبدل DC/DC در تركيب شبكه تغذيه خودروي الكتريكي و راه آهن برقي DC

كارشناسي ارشد

راه آهن برقي

اسفند 1395

دكتر سيد سعيد فاضل

راه آهن

آلودگي و بازده پايين سوخت هاي فسيلي، گرايش به استفاده از شبكه هوشمند در حمل و نقل را نيز افزايش داده است كه درنتيجه آن، خودروهاي الكتريكي بسيار مورد استقبال قرار گرفته اند. براي شارژ اين خودروها چند روش وجود دارد كه مهم ترين آن ها شارژ سريع DC است. از طرفي براي استفاده از انرژي تجديدپذير نور خورشيد، ترمز احياشده قطار برقي و ذخيره ساز با توجه به ماهيت آن ها، لزوم بهره گيري از مبدل چنددرگاهي DC/DC دوطرفه مطرح مي شود كه موجب كاهش تعداد قطعات، هزينه و فضاي اشغالي مي شود. طراحي مبدل هاي چنددرگاهي به دو روش عمده ايزوله و غيرايزوله انجام مي شود. در روش ايزوله، ساختارهايي همچون باك و بوست مطرح شده اما در روش غيرايزوله، ساختارهاي پل با استفاده از ترانسفورماتور طرح مي شود. در اين پايان نامه، طرحي براي ساختار مبدل DC/DC سه درگاهي دوطرفه معرفي شده است و متناسب با اهداف مورد نظر، سناريوهاي متفاوتي بيان شده تا امكان استفاده از توان توليدي سلول هاي خورشيدي و انرژي حاصل از ترمز احياشده قطار برقي براي شارژ خودروي برقي را داشته و ضمناً امكان ذخيره سازي هم وجود داشته باشد. به گونه اي كه يك درگاه مبدل در سمت فشار ضعيف، متصل به سيستم فتوولتاييك بوده و با استفاده از روش رديابي بيشترين نقطه توان، بيشينه توان از اين درگاه دريافت مي شود و درگاه دوم ولتاژ ضعيف مبدل نيز به باتري وصل است. همچنين تك درگاه خروجي مبدل به ايستگاه شارژ خودروي الكتريكي متصل مي شود. از پارامتر كنترلي چرخه كار براي توزيع توان بين درگاه هاي سمت ورودي و پارامتر زاويه انتقال فاز جهت كنترل شارش توان بين دو طرف مبدل استفاده شده است. عملكرد مبدل در شرايط مختلف بار و توليد توان سلول خورشيدي طي يك شبانه روز مورد بررسي قرار گرفته است. براي تحليل عملكرد مبدل در شرايط مختلف، از شبيه سازي در محيط نرم افزار سيمولينك متلب استفاده شده است. پس از اعمال شرايط متفاوت، كميت هاي ولتاژ و جريان خروجي، جريان باتري، زاويه انتقال فاز و چرخه كار تحليل و تفسير شده اند. واژه‌هاي كليدي: خودروي الكتريكي، شارژ سريع DC، مبدل DC/DC سه درگاهي دوطرفه، سيستم فتوولتاييك، عملكرد مبدل طي يك شبانه روز

1396/04/27

1/1/1900 12:00:00 AM

High pollution and low efficiency of fossil fuels cause greater use of smart grid in transportation and so, utilizing of electric vehicle have been welcomed. There are several methods for charging these vehicles, but the best is DC fast charging method. On the other hand, necessity of using and designing multiport bidirectional DC-DC converters, because of utilizing regenerative braking, storage elements and renewable energy like solar power, have been developed. As a result, cost, volume and number of elements have been decreased. The major methods of designing multiport converters are isolated and non-isolated method. Isolated converters consist of buck and boost, but non-isolated converters are bridge topologies using transformer. In this thesis, topology and modeling of a three-port bidirectional DC-DC converter have been presented and several scenarios are considering to satisfy thesis’s purposes which using PV cells and regenerative braking of electrical railway to charge an electric vehicle. Also this topology could interface with a storage element such as a battery. The first port of low voltage side is connected to PV system and using of MPPT caused to receiving maximum power of this port. The second port is connected to battery. Also the output port of converter is connected to charging station. Duty cycle and phase shift angle are parameters which are respectively controlled to realize the MPPT (power distribution between low voltage ports) and power flow between two sides of converter. Performance of proposed converter in different conditions of load demand and PV power generation in a one-day scenario has been analyzed. The output voltage and current, battery current, phase shift angle and duty cycle are main parameters of proposed converter that are analyzed. Simulation is performed in MATLAB-Simulink. Keywords: electric vehicle, DC fast charging, three-port bidirectional DC-DC converter, PV system, performance of converter in a one day