Bidirectional DC-DC Converter and Single-Phase Grid-Connected Inverter Design for Energy Management in V2G Topology


Creative Commons License

Yıldız S., SAYAN H. H.

Gazi Mühendislik Bilimleri Dergisi, cilt.10, sa.2, ss.419-431, 2024 (Hakemli Dergi)

Özet

Yenilenebilir enerji kaynaklarının azalması ve dünya nüfusunun artmasıyla birlikte enerji

arz talep dengesi olumsuz etkilenmekte. EV sayısının hızla arması mevcut konvansiyonel

şebekelerde güç kalitesi problemlerine neden olmaktadır. Bu problemlerin üstesinden

gelebilmek için V2G, G2V ev V2H gibi topolojilerde çalışmalar yapılmaktadır. Bu çalışmada

tek fazlı V2G topolojisinde güç akışı için bir mikro şebeke tasarlandı. Bu mikro şebeke

içerisinde bir adet EV, bir adet ev ve bir adet PV panel bulunmaktadır. EV gündüzleri

otoparkta iken PV panel ile şarj olmaktadır. Mikro şebekede güç kalitesinde bir problem

olduğunda ise V2G topolojisi işletilerek EV bataryasından şebekeye güç akışı

gerçekleştirilmektedir. Bu sistemin işletilebilmesi için bir adet tek faz şebeke bağlantılı

evirici ve bir adet çift yönlü DC-DC dönüştürücü tasarımı gerçekleştirilmiştir.  Tasarlanan

mikro şebekenin simülasyonları MATLAB/Simulink programında yapılmıştır.  Simülasyon

sonuçlarına göre EV bulunan evlerde ya da iş yerlerinde bu sistem kurularak PV panel ile

EV bataryasının şarj edilmesi ve EV bataryasının mevcut mikro şebekede oluşabilecek güç

kalitesi problemlerinin giderilmesinde kullanılması tek fazlı V2G topolojisi için bir çözüm

önerisi sunmaktadır. 

As renewable energy resources dwindle and the world's population grows, the balance

between energy supply and demand is being adversely affected. The rapid increase in the

number of EVs causes power quality problems in existing conventional grids. Topologies

such as V2G, G2V, and V2H are being studied in order to overcome these problems.  In this

study, a microgrid is designed for power flow in single-phase V2G topology.  In this

microgrid, there is one EV, one home, and one PV panel. The EV is charged by the PV panel

during the daytime when it is in the parking lot. When there is a power quality problem in

the microgrid, the V2G topology is activated and power flows from the EV battery to the

grid.  A single-phase grid-connected inverter and a bidirectional DC-DC converter were

designed to operate this system.  The simulations of the designed microgrid were

performed in the MATLAB/Simulink program. According to the simulation results,

installing this system in homes or workplaces with EVs, charging the EV battery with PV

panel, and using the EV battery to eliminate power quality problems that may occur in the

existing microgrid provides a solution for single-phase V2G topology.