Improving energy indicators of the charging station for electric vehicles based on a three-level active rectifier

Abstract

Запропоновано нову структуру зарядної станції для електромобілів, що розроблена на базі трифазного трансформатора та трирівневого активного чотириквадрантного випрямляча з корекцією коефіцієнта потужності. Описано параметри запропонованої структури зарядної станції, представлено параметри схеми заміщення акумуляторного відсіку електромобіля Tesla model S, яку приведено до однієї еквівалентної батареї. Описано метод швидкого заряду батареї постійним струмом і постійною напругою CC-CV, при якому забезпечується більша кількість циклів заряду-розряду батареї. Наведено математичні формули для розрахунку складових втрат потужності і ККД запропонованої структури зарядної станції на інтервалі повного заряду батареї. Представлено систему автоматичного регулювання струму та напруги заряду, яку засновано на широтноімпульсній модуляції другого роду та інтегральному регуляторі. Представлено імітаційну модель запропонованої структури зарядної станції в програмному середовищі Matlab/Simulink, а також приведено результати моделювання: осцилограми вхідних та вихідних струмів і напруг, наведено динаміку роботи регулятора струму заряду. Шляхом поліноміальної апроксимації енергетичних характеристик IGBT-модулів для розрахунку статичних та динамічних втрат в силових ключах активного випрямляча було створено модель розраховувача втрат. Показано, що при збільшенні значення струму заряду в режимі СС результуюче інтегральне значення ККД процесу заряду знижується, проте у той же час збільшується коефіцієнт потужності та знижується емісія вищих гармонік. Виконано оптимізацію втрат потужності в запропонованій системі зарядної станції за параметрами мінімуму струму заряду та частоти модуляції в ШІМ. Виконаний аналіз складових енергії втрат в запропонованій структурі підтвердив її енергоефективність в порівнянні з іншими існуючими структурами. Перевагою запропонованої структури є те, що вона забезпечує покращені показники ККД, коефіцієнту потужності та зниження емісії вищих гармонік струму. Отримані такі показники системи: інтегральне значення ККД повного процесу заряду електромобіля методом CC-CV 95.6 %, коефі цієнт потужності 0.99, коефіцієнт гармонічних спотворень вхідного струму 2.5 % Ключові слова: активний випрямляч, акумуляторна батарея, зарядна станція електромобіля, коефіцієнт потужності, моделювання

Research of electric vehicle battery packs and charging stations based on an active three-phase rectifier

“…В роботі [10] запропоновано схему зарядної станції електромобілів, що працює від Транспортна інфраструктура, розвиток мережі зарядних станцій для екомобілів. Інформаційно-комунікаційні технології на транспорті 63 Автомобіль і електроніка.…”

Study of electricity transmission of a solar power plant into a three-phase electrical network

“…При цьому для роботи в режимі силового активного фільтра необхідною умовою стабільної роботи є необхідність підтримки напруги на сонячних батареях вище амплітудного значення лінійної напруги електричної мережі [17,18].…”

Analysis of the Loading on an Articulated Flat Wagon of Circular Pipes Loaded with Tank Containers

“…The equations were solved with the Runge-Kutta method in MathCad software [20][21][22][23]. The starting conditions were made equal to zero [24][25][26][27][28]. The results of the research showed that acceleration to the first section of the flat wagon from force application was 27.7 m/s 2 , and it was 24.4 m/s 2 to the second section (Figure 3).…”

“…Based on the calc ducted for the case of the maximum possible loading of the tank shell acco the authors obtained the following values: The equations were solved with the Runge-Kutta method in MathCad s 23]. The starting conditions were made equal to zero [24][25][26][27][28]. The results of showed that acceleration to the first section of the flat wagon from force app 27.7 m/s², and it was 24.4 m/s 2 to the second section (Figure 3).…”