Search

Fuel-cell (FC) based electric vehicles (EVs) are promising to reduce the carbon footprint due to the transportation sector. FCs are environmentally friendly systems that generate electricity from hydrogen and oxygen. Unfortunately, FCs solely fail to meet the high power density requirements of EVs. Therefore, this paper presents a FC/battery/ultra-capacitor (UC) hybrid power system (HPS) for electric vehicle applications. In this work, the power conversion is realized employing a single dc-dc converter which is a multi-phase multi-input converter to offer a compact and efficient HPS. After analyzing the converter, a fuzzy-logic-based energy management strategy (EMS) is developed to limit the rate of change of FC and battery power levels and regulate the voltage of UC. Finally, the offered EMS has been evaluated thanks to simulation models of the converter and sources., Yakıt Hücresi (YH) temelli elektrikli araçlar (EA’lar) ulaşım sektöründen kaynaklanan karbon ayak izini düşürmek için gelecek vadetmektedir. YH’leri hidrojen ve oksijenden elektrik üreten çevre dostu sistemlerdir. Maalesef, YH’leri elektrikli araçların yüksek güç yoğunluğu gereksinimlerine tek başlarına cevap verme konusunda yetersiz kalmaktadır. Bu yüzden, bu makale elektrikli araç uygulamaları için bir YH/batarya/ultra-kapasitör (UK) hibrit güç sistemi (HGS) sunmaktadır. Bu çalışmada, güç dönüşümü kompakt ve verimli bir HGS oluşturmak için çok-fazlı ve çok-girişli bir adet dc-dc dönüştürücü aracılığıyla gerçekleştirilmektedir. Dönüştürücünün analizinden sonra, YH ve bataryanın güç değişim hızlarını sınırlamak ve UK gerilimini ayarlamak için bir bulanık mantık temelli enerji yönetim stratejisi (EYS) geliştirilmektedir. En sonunda, geliştirilen EYS, dönüştürücünün ve kaynakların benzetim modelleri yardımıyla değerlendirilmektedir.

2nd International Symposium on Multidisciplinary Studies and Innovative Technologies (ISMSIT) -- OCT 19-21, 2018 -- Kizilcahamam, TURKEY KALE, MURAT/0000-0002-3814-9009 WOS: 000467794200054 This paper proposes a non-isolated unidirectional high step-up multi-input converter based on switched capacitor cells. The proposed structure specifically useful for hybrid power systems when energy sources with low output voltages, e.g., a photovoltaic system or a fuel cell, need to be connected to a dc bus with high voltage. Moreover, it is possible to store redundant energy into energy storage systems connected to the input of the converter, which is important for renewable energy systems. IEEE Turkey Sect, Karabuk Univ, Kutahya Dumlupinar Univ

This work presents a multi-input converter (MIC) that can build a DC microgrid having renewable energy resources, balanced sources, and energy storage devices. After analysing its operation modes, a design procedure for the converter considering three different cases is provided. This procedure includes the semiconductor elements selection and design of the inductors. After this step, a detailed efficiency analysis is carried out for the studied cases. Finally, a 1kW prototype creating a photovoltaic-battery system is built. Through several experiments based on this set-up, it is shown that the theoretical analysis is accurate and the studied MIC can be successfully utilised to create DC microgrid.

2nd International Symposium on Multidisciplinary Studies and Innovative Technologies (ISMSIT) -- OCT 19-21, 2018 -- Kizilcahamam, TURKEY KALE, MURAT/0000-0002-3814-9009 WOS: 000467794200059 Control of shunt active power filter (SAPF) requires a cascaded control structure as inner current closed loop followed by outer voltage control loop. The inner current control loop is responsible for tracking of a reference current while the outer voltage loop regulates DC bus voltage to a fixed value. Dynamic performance of the DC bus voltage regulation suffers from the adverse effects such that harmonic currents produced by SAPFs lead to fluctuations in DC bus voltage at certain harmonic frequencies. This causes SAPF to produce additional harmonic components, since the outer voltage loop deals with only fundamental waves where the fluctuations should not appear. This study proposes a DC bus voltage regulation methodology based on a Second Order Generalized Integrator (SOGI) acting as a band-stop filter with the aim of increasing the voltage regulation performance in the steady state. The proposed filter does not affect the transient response thanks to that it only suppresses the harmonic-induced fluctuations in DC bus voltage. Through a simulation study, the proposed methodology is validated, and the results prove the performance and feasibility of the proposed filter. IEEE Turkey Sect, Karabuk Univ, Kutahya Dumlupinar Univ

In this paper, a fuel-cell (FC)/battery hybrid direct-current (DC) backup power system is proposed for high step-up applications. This system is composed of a newly developed non-isolated three-port converter, which achieves a high voltage gain by taking the advantage of a quasi Z-source network and an energy transfer capacitor. After analyzing the converter, a comprehensive comparison study and a design procedure are provided. Moreover, the controllers regulating the source power levels while smoothing the FC power profile according to the proposed energy management strategy (EMS) are designed based on the developed small-signal model of the proposed converter. Both hardware and controller design procedures are validated through the PSIM model of the whole system. As a result, it is shown that the proposed system can effectively couple FC and battery while transferring their energies to a high voltage DC bus according to the offered EMS. (c) 2021 Published by Elsevier Ltd on behalf of Hydrogen Energy Publications LLC. WOS:000706634600004 2-s2.0-85118133245

Artan çevresel kaygılar, değişken petrol fiyatları ve batarya teknolojisindeki gelişmeler, elektrikli araçlar (EV'ler) üzerindeki çalışmaları hızlandırmaktadır. Ayrıca çevre dostu ve uygun maliyetli enerji üretimi, EA araştırmalarına büyük katkı sağlamaktadır. Ne yazık ki, bataryalar, düşük güç yoğunlukları nedeniyle henüz EA'lerın dinamik profillerini tam anlamı ile cevap verememektedir. Ek olarak, sınırlı enerji yoğunluklarından dolayı tam şarjda EA'ların menzili sınırlı olmaktadır. Bataryaların uzun şarj süreleri ise başka bir sorun olarak ortaya çıkmaktadır. Yukarıda bahsedilen sorunların üstesinden gelmek için, literatürde EA'larda hibrit güç sistemi (HGS) yapılarının kullanımı önerilmiştir. Örneğin, batarya/ultra-kapasitör (UK) HGS, yüksek güç/enerji yoğunluğuna ve daha uzun batarya ömrüne sahip sistemlerin geliştirilmesine olanak sağlamaktadır. Ayrıca, bir yakıt hücresi (YH) sisteminin dahil edilmesi aracılığıyla, seyahat menzili çevre dostu ve ekonomik bir şekilde genişletilebilir. HGS sınıfları başlıca şunlardır: pasif ve aktif. Pasif HGS yapılarında güç elektroniği dönüştürücüsü yoktur; dolayısıyla bu sistemler basit, ekonomik ve verimlidir; ancak kaynak enerjilerini tam olarak kontrol edemezler. Tersine, aktif HGS yapılarında, gücü işlemek için tek girişli dönüştürücüler (TGD'ler) ve çok girişli dönüştürücüler (ÇGD'ler) olarak sınıflandırılabilen güç elektroniği yapıları kullanılır. Yüksek maliyet, karmaşık tasarım ve kontrol güçlüklerinin beklendiği çoklu dönüştürücü yaklaşımında her giriş için ayrı TGD'ler kullanılır. Alternatif olarak, ÇGD'lere sahip HGS yapıları kompakt tasarım, düşük bileşen sayısı ve yüksek enerji yoğunluğu gibi birçok avantaj sunar. Ek olarak, ÇGD'ler tek fazlı veya çok fazlı olarak tasarlanabilir. Çok fazlı ÇGD'lerde (ÇFÇGD'ler) gücü ideal olarak eşit olarak bölen paralel bacaklar, artan karmaşıklığa ve maliyete rağmen filtre gereksinimleri, indüktör boyutları, elektromanyetik girişim ve termal yönetim açısından birçok avantaja sahip verimli HGS yapıları oluşturmaya yardımcı olur. Bu tez, bir ÇFÇGD olan tek bir dc-dc dönüştürücü ile bir YH/batarya/UK HGS geliştirmeyi amaçlamaktadır. Bu HGS'ndeki kaynak enerjileri, sürdürülebilir bir operasyon sağlamak için bulanık mantık tabanlı bir enerji yönetimi stratejisi (EYS) tarafından kontrol edilmektedir. Bu tezde, geliştirilen EYS ile birlikte önerilen HPS önce analiz edilmiş, daha sonra bir simülasyon çalışması ile test edilmiştir. Increasing environmental concerns, unstable oil prices, and advancements in the technology of batteries have accelerated studies on electrical vehicles (EVs). Moreover, environmentally friendly and cost-effective energy production makes a great contribution to EV research. Unfortunately, recent batteries fail to meet the dynamic profiles of EVs owing to their low power density. Moreover, their limited energy densities result in a low range on a full charge. Long charging times of batteries are another issue with batteries. To overcome the aforementioned problems, the utilization of hybrid power systems (HPSs) in EVs has been offered in the literature. For example, the battery/ultra-capacitor (UC) HPSs allow building systems with high power/energy density and longer battery life. Moreover, through a fuel cell (FC) system, the travel range can be extended in an environmentally friendly and economic way. HPSs classes are mainly: passive and active. The passive HPSs have no power electronics converter; thus, these systems are simple, economic, and efficient; however, they cannot control source energies fully. Conversely, in the active HPSs, the power electronics structures, which can be classified as single-input converters (SICs) and multi-input converters (MICs), are used to process the power. Separate SICs for each input are used in the multiple converter approach in which high cost, complex design, and control difficulties are expected. Alternatively, HPSs having MPCs offers many advantages; such as compact design, low component count, and high energy density. Additionally, MICs can be designed as having single-phase or multi-phase. The parallel legs that ideally split the power equally in multi-phase MICs (MPMICs) help to build efficient HPSs having many advantages in terms of filter requirements, inductor sizes, electromagnetic interference, and thermal management in spite of the increased complexity and cost. This thesis aims to develop a FC/battery/UC HPS by a single dc-dc converter which is a MPMIC. The source energies in this HPS are controlled by a fuzzy logic-based energy management strategy (EMS) to assure a sustainable operation. In this thesis, the proposed HPS along with the developed EMS is first analyzed, then it is tested via a simulation study.

Fuel cell vehicle technology has drawn wide attention because of the environmental and economic issues related to excessive usage of fossil fuels. Fuel cells are known for their unidirectional environmental friendly operation; however, they have low power density and suffer from slow dynamics. Therefore, a sole fuel cell system cannot meet the requirements of an electric vehicle whose power demand is quite dynamic. In a way of hybridizing a fuel cell with energy storage devices, it can be possible to overcome aforementioned problems. A plug-in fuel cell hybrid electric vehicle system, equipped with a battery and an ultra-capacitor, is proposed in this work. In this system, a single multi-input converter is utilized to control source energies. Moreover, this work develops a computationally efficient energy management strategy which is essentially a frequency decoupling method basically taking the advantage of easily applicable low pass filters. In this strategy, a polynomial scales the fuel cell and battery power levels to regulate ultra-capacitor voltage. The whole system is tested via a simulation model after the detailed analysis of the multi-input converter., Fosil yakıtların aşırı kullanımının oluşturduğu çevresel ve ekonomik kaygılardan dolayı, yakıt hücreli araç teknolojisi oldukça ilgi çekmektedir. Yakıt hücresisistemleri tek yönlü çevre dostu işletimleriyle bilinmektedir, ancak güç yoğunlukları düşük ve tepki süreleri yavaştır. Dolayısıyla, bir yakıt hücresi sistemi, güç talebi oldukça dinamik olan bir elektrikli aracın ihtiyacına tek başına cevap verememektedir Yakıt hücresi sistemlerini enerji depolama sistemleri ile birlikte kullanarak bahsedilen problemlerin üstesinden gelinebilir. Bu çalışmada batarya ve ultra kapasitör içeren şarj edilebilir yakıt hücreli bir hibrit elektrikli araç sistemi sunulmaktadır. Bu sistemde, bir adet çok-girişli dönüştürücü kullanılarak kaynak enerjileri kontrol edilmektedir. Ayrıca, bu çalışma hesaplayıcı verimli bir enerji yönetim stratejisi geliştirmektedir. Temelde bu strateji kolay uygulanabilen alçak geçiren filtrelerden yararlanan bir frekans ayırma yöntemidir. Bu stratejide, bir polinom yakıt hücresi ve batarya güçlerini ölçeklendirerek ultra-kapasitör gerilimini regüle etmektedir. Tüm sistemin çalışması, çok girişli dönüştürücün detaylı analizinden sonra, bir benzetim çalışması ile test edilmektedir.

YÖK Tez No: 579123 Artan çevresel kaygılar, dünya üzerindeki petrolün azalması ve içten yanmalı motorların verimliliklerinin düşük olması gibi sebepler nedeniyle elektrikli araçlara olan ilginin gün geçtikçe artmasına sebep olmaktadır. Fakat elektrikli araçlarda kullanılan bataryaların güç yoğunluklarının istenilen seviyede olmaması, kısa ömürlü olmaları, uzun şarj süreleri gibi sorunlar, ticari elektrikli araç sayısını önemli bir ölçüde sınırlamaktadır. Bu sorunların üstesinden gelmek için literatürde hibrit güç sistemlerinin (HGS'nin) kullanılması önerilmektedir. Örnek olarak batarya/ultrakapasitör HGS, yüksek güç/enerji yoğunluğu ve daha uzun batarya ömrü sağlamaktadır. Bu tezde bu tür hibrit sistemleri oluşturabilecek çift yönlü çok fazlı çok girişli bir DC-DC dönüştürücü 10kW güç kapasitesi için tasarlanmakta ve PSIM yazılımı yardımıyla analiz edilmektedir. Tasarım aşaması yarı iletken malzemelerin seçimi ve filtre elamanlarının boyutlandırılmasını içermektedir. Geliştirilen benzetim modelleri ile 1-fazlı, 2-fazlı ve 3-fazlı yapılar verim, akım dalgalanmaları ve anahtar stresleri açılarından karşılaştırılmaktadır. Sonrasında bu benzetim modeli deneysel çalışmalarla doğrulanmıştır. Studies on electric vehicles (EVs) have been recently accelerated by several reasons, such as, increasing environmental concerns and unstable oil prices. Unfortunately, the number of commercial EVs are limited since batteries used in EVs exhibit some problems, e.g, unsatisfactory power density, short life-time, long charge time. So as to overcome these problems, using hybrid power systems (HPSs) in EVs are proposed in the literature. For example, battery/ultra-capacitor HPS provides high power/energy density and longer battery life. In this thesis, a bidirectional multi-phase multi-input DC-DC converter is designed for 10kW power capacity and then it's analyzed via PSIM software. The design procedure includes the selection of semiconductor materials and the sizing filter elements. Through developed simulation models, 1-phase, 2-phaseand 3-phase structures are compared in terms of efficiency, current ripple and switching stress. After that this analysis is validated by experiment.