Evaluation of three-phase neutral-point-clamped PFC rectifier implemented with isolated DC-DC converters for EV fast charger

Merve Mollahasanoğlu; Hakkı Mollahasanoğlu; Halil Okumuş

Makale detayları

Evaluation of three-phase neutral-point-clamped PFC rectifier implemented with isolated DC-DC converters for EV fast charger

Yazarlar:

Merve Mollahasanoğlu | Hakkı Mollahasanoğlu | Halil Okumuş

Yayıncı:

Pamukkale University

Ana Başlıklar:

Elektrik Mühendisliği (Diğer)

Dergi:

Pamukkale Üniversitesi Mühendislik Bilimleri Dergisi Vol.30 Issue 4, pp.463-469

Belge Tipi:

Makale

Yayın Tarihi:

8/2024

Belge Dili:

İngilizce

Document ID (Org No.):

2001325670

pISSN:

2147-5881

Anahtar kelimeler:

Özet:

 In this study, a three-phase ACDC neutral point clamped NPC power factor corrected PFC multilevel converter for off-board chargers of Electric Vehicles EVs is evaluated. The rectifier analysis has been tested by extensive simulations in combination with isolated DC-DC converters. This rectifier provides unity input power factor and efficiency above 96 for DC fast chargers rated at power levels up to 100 kW. The voltage ripple is below 0.5 for 800 Volt DC voltage. The current ripple is below 0.1 for 125 Ampere DC current. When the EV fast charger is evaluated with both isolated DC-DC converters, the NPC rectifier has less than 1 THD. This multilevel converter is highly efficient in terms of capacitor voltage balancing. The system has a simple control structure and does not require an extra PFC circuit. The converter operation and design calculations are presented with simulation studies. The simulation results of the system evaluated for isolated DC-DC converters demonstrate the validity and flexibility of the proposed charging system.

 In this study, a three-phase ACDC neutral point clamped NPC power factor corrected PFC multilevel converter for off-board chargers of Electric Vehicles EVs is evaluated. The rectifier analysis has been tested by extensive simulations in combination with isolated DC-DC converters. This rectifier provides unity input power factor and efficiency above 96 for DC fast chargers rated at power levels up to 100 kW. The voltage ripple is below 0.5 for 800 Volt DC voltage. The current ripple is below 0.1 for 125 Ampere DC current. When the EV fast charger is evaluated with both isolated DC-DC converters, the NPC rectifier has less than 1 THD. This multilevel converter is highly efficient in terms of capacitor voltage balancing. The system has a simple control structure and does not require an extra PFC circuit. The converter operation and design calculations are presented with simulation studies. The simulation results of the system evaluated for isolated DC-DC converters demonstrate the validity and flexibility of the proposed charging system.

 In this study, a three-phase ACDC neutral point clamped NPC power factor corrected PFC multilevel converter for off-board chargers of Electric Vehicles EVs is evaluated. The rectifier analysis has been tested by extensive simulations in combination with isolated DC-DC converters. This rectifier provides unity input power factor and efficiency above 96 for DC fast chargers rated at power levels up to 100 kW. The voltage ripple is below 0.5 for 800 Volt DC voltage. The current ripple is below 0.1 for 125 Ampere DC current. When the EV fast charger is evaluated with both isolated DC-DC converters, the NPC rectifier has less than 1 THD. This multilevel converter is highly efficient in terms of capacitor voltage balancing. The system has a simple control structure and does not require an extra PFC circuit. The converter operation and design calculations are presented with simulation studies. The simulation results of the system evaluated for isolated DC-DC converters demonstrate the validity and flexibility of the proposed charging system.

 Bu çalışmada, Elektrikli Araçların EAlar harici şarj cihazları için üç fazlı bir ACDC nötr nokta kenetlemeli NPC güç faktörü düzeltilmiş PFC çok düzeyli dönüştürücü değerlendirilmektedir. Doğrultucu analizi, izole edilmiş DC-DC dönüştürücüler ile kapsamlı simülasyonlarla test edilmiştir. Bu doğrultucu, 100 kWa kadar güç seviyelerinde derecelendirilen DC hızlı şarj cihazları için birlik giriş güç faktörü ve 96nın üzerinde verimlilik sağlar. 800 Volt DC gerilimi için gerilim dalgalanması 0.5in altındadır. 125 Amper DC akım için akım dalgalanması 0.1in altındadır. EV hızlı şarj cihazı, her iki izole DC-DC dönüştürücü ile değerlendirildiğinde, NPC doğrultucunun harmoniği 1den azdır. Bu çok seviyeli dönüştürücü, kapasite voltaj dengelemesi açısından oldukça verimlidir. Sistem basit bir kontrol yapısına sahiptir ve ekstra bir PFC devresi gerektirmez. Dönüştürücü çalışma ve tasarım hesapları benzetim çalışmaları ile sunulmuştur. İzoleli DC-DC dönüştürücüler için değerlendirilen sistemin benzetim sonuçları, önerilen şarj sisteminin geçerliliğini ve esnekliğini göstermektedir.

Makale detayları

Evaluation of three-phase neutral-point-clamped PFC rectifier implemented with isolated DC-DC converters for EV fast charger

Yazarlar:

Merve Mollahasanoğlu | Hakkı Mollahasanoğlu | Halil Okumuş

Yayıncı:

Pamukkale University

Ana Başlıklar:

Elektrik Mühendisliği (Diğer)

Dergi:

Pamukkale Üniversitesi Mühendislik Bilimleri Dergisi Vol.30 Issue 4, pp.463-469

Belge Tipi:

Makale

Yayın Tarihi:

8/2024

Belge Dili:

İngilizce

Document ID (Org No.):

2001325670

pISSN:

2147-5881

Battery charger

Electric vehicles (EVs)

Multilevel converter

Neutral point clamped (NPC) converter

Power factor correction (PFC) converter

Power qualityBatarya şarj cihazi

Elektrikli araçlar

Çok seviyeli dönüştürücü

Nötr nokta kenetlemeli (NPC) dönüştürücü

Güç faktörü düzelten (PFC) dönüştürücü

Güç kalitesi

Sayı

Makale detayları

Yazarlar: Merve Mollahasanoğlu | Hakkı Mollahasanoğlu | Halil Okumuş

Yayıncı: Pamukkale University

Ana Başlıklar: Elektrik Mühendisliği (Diğer)

Dergi: Pamukkale Üniversitesi Mühendislik Bilimleri Dergisi Vol.30 Issue 4, pp.463-469

Belge Tipi: Makale

Yayın Tarihi: 8/2024

Belge Dili: İngilizce

Document ID (Org No.): 2001325670

pISSN: 2147-5881

Sayı

Yazarlar:

Merve Mollahasanoğlu | Hakkı Mollahasanoğlu | Halil Okumuş

Yayıncı:

Pamukkale University

Ana Başlıklar:

Elektrik Mühendisliği (Diğer)

Dergi:

Pamukkale Üniversitesi Mühendislik Bilimleri Dergisi Vol.30 Issue 4, pp.463-469

Belge Tipi:

Makale

Yayın Tarihi:

8/2024

Belge Dili:

İngilizce

Document ID (Org No.):

2001325670

pISSN:

2147-5881