Elektrikli taşıtlarda faydalı frenleme enerjisinin daha iyi kazanımı için bir güç dönüştürücü tasarımı ve uygulaması

Abstract

Geleneksel içten yanmalı taşıtların neden olduğu olumsuz çevresel etkilere ilave olarak, fosil kökenli yakıtların da giderek azalması elektrikli taşıtlara olan ilgiyi arttırmıştır. Elektrikli taşıtlar ile ilgili yapılan çalışmalar çok boyutlu olmakla birlikte, verimlilik ve menzil arttırmaya yönelik çalışmalar daha öne çıkmaktadır. Bu bağlamda, faydalı frenleme anlarında ortaya çıkan enerjinin geri kazanımı oldukça önemlidir. Faydalı frenleme enerjisinin daha iyi kazanılmasında, kullanılan kontrol yöntemi ve hibritleştirme topolojisinin yanı sıra, kullanılan güç dönüştürücü topolojileri de büyük rol oynamaktadır.Elektrikli taşıtlarda kullanılan ana kaynak ve enerji depolama üniteleri genellikle güç takibi, gerilim regülasyonu, frenleme enerjisi kazanımı v.b. sağlaması amacıyla güç biçimlendirme üniteleri ile birlikte kullanılmaktadırlar. Güncel çalışmalara bakıldığında, enerji depolama ünitelerinin çıkışlarında yaygın olarak yarım köprü dönüştürücü topolojisinin kullanıldığı görülmektedir. Bu dönüştürücü yüksek güç taleplerinde enerji depolama ünitesinin gerilimini yükselterek dc baraya güç akışını sağlarken, frenleme anlarında ise bara gerilimini düşürerek enerjinin depolanmasını sağlamaktadır. Ancak motor uçlarındaki gerilim seviyesinin, enerji depolama ünitesinin gerilim seviyesinden düşük olduğu durumlarda yapısındaki kısıtlamalardan dolayı frenleme enerjisini kazanamamaktadır.Bu tez çalışmasında faydalı frenleme enerjisinin daha iyi geri kazanımı için daha başarılı bir güç dönüştürme topolojisinin geliştirilmesi amaçlanmaktadır. Geliştirilecek bu topolojiyle, bir elektrikli taşıtın düşük hızlarda da faydalı frenleme enerjisini geri kazanılabilmesi hedeflenmektedir. Önerilen topolojinin frenleme enerjisi kazanımındaki üstünlüğünü doğrulamak amacıyla her iki dönüştürücü içinde 1kW'lık prototipler tasarlanmış olup, bu dönüştürücülere normalize edilmiş ECE-15'i de içeren üç farklı sürüş çevrimi uygulanarak, dönüştürücülerin frenleme enerjisi kazanım performansları irdelenmiştir.