INTERNATIONAL SYMPOSIUM ON AUTOMOTIVE SCIENCE AND TECHNOLOGY, Ankara, Türkiye, 8 - 10 Eylül 2021, ss.40-49
Tercih edilen iki yönlü dönüştürücü elektrikli ve hibrit araçların güç
aktarım organında kullanılacak şekilde tasarlanmıştır. Bu araçlarda iki yönlü
dönüştürücülerin kullanılması sayesinde batarya paketinin performansı artarken
rejeneratif frenleme ile aracın menzil sınırı nispeten arttırılmış olmaktadır. Ayrıca
bütünleştirilmiş şarj sistemlerinden faydalanmak için de iki yönlü
dönüştürücüler anahtar rol oynamaktadır. Bahsedilen tüm bu işlevsellikler için
mevcut topolojiye ek olarak herhangi bir sistemin dahil edilmemesi araç
içerisindeki sınırlı hacmin en iyi şekilde kullanılmasını sağlamaktadır. Hem
bataryanın hem de elektrik motorunun doğrusal olmayan karakteristikleri göz
önünde bulundurulacak olursa klasik doğrusal denetleyicilerin kullanılması
sistem performansını olumsuz etkilemektedir. Bu nedenle optimizasyon problemini
doğrudan ele alan denetleyiciler günümüzde yaygın olarak tercih edilmektedir. Model
öngörülü denetleyiciler bu kapsamda değerlendirilmektedir. Çalışmada önce
dönüştürücünün durum uzay modeli oluşturulmuştur. Daha sonra sistemin
anahtarlamalı modeli MATLAB/Simulink ortamında hazırlanarak model öngörülü
denetleyici ile kontrolü sağlanmıştır. Denetleyici hızlı prototipleme
tekniklerinden yararlanılarak tasarlanmıştır. Benzetimde güç akış yönü
değiştirilerek her iki durum için de denetleyicinin performansı incelenmiştir.
In this study, controlling a bidirectional DC/DC converter using a model
predictive controller is examined. The preferred bidirectional converter is
designed to be used in powertrains of electric and hybrid vehicles. Thanks to
the use of bidirectional converters in these vehicles, the performance of the
battery pack increases, while the range limit of the vehicle is relatively
increased with regenerative braking. On the other hand, bidirectional
converters play a key role to benefit from integrated charging systems. For all
these functionalities mentioned, not including any system in addition to the
existing topology ensures the best use of the limited space in the vehicle. Considering
the non-linear characteristics of both the battery and the electric motor, the
use of classical linear controllers adversely affects the system performance. For
this reason, controllers that explicitly consider the optimization problem are
widely preferred today. Model predictive controllers are evaluated in this
context. In the study, the state-space model of the converter was first
created. After that, the switched model of the system was prepared in the
MATLAB/Simulink environment and the system was controlled with a model
predictive controller. The controller was designed using rapid prototyping
techniques. In the simulation, the performance of the controller is examined
for both cases by changing the power flow direction.