Συντάχθηκε 18-06-2026 09:38
Ενημερώθηκε:
18-06-2026 15:13
Τόπος:
Σύνδεσμος τηλεδιάσκεψης
Έναρξη: 22/06/2026 12:00
Λήξη: 22/06/2026 13:00
ΠΟΛΥΤΕΧΝΕΙΟ ΚΡΗΤΗΣ
Σχολή Ηλεκτρολόγων Μηχανικών και Μηχανικών Υπολογιστών
Πρόγραμμα Προπτυχιακών Σπουδών
ΠΑΡΟΥΣΙΑΣΗ ΔΙΠΛΩΜΑΤΙΚΗΣ ΕΡΓΑΣΙΑΣ
Κωνσταντίνου Καπνιά
με θέμα
Σχεδίαση ταχυφορτιστή ηλεκτρικών οχημάτων σε Simulink/Matlab
Design of Electric Vehicles Fast Charger in Simulink/Matlab
Εξεταστική Επιτροπή
Καθηγητής Ευτύχιος Κουτρούλης (επιβλέπων)
Καθηγητής Κωνσταντίνος Γυφτάκης
Επίκουρος Καθηγητής Γεώργιος Πέππας
Περίληψη
Η ραγδαία ανάπτυξη της ηλεκτροκίνησης δημιουργεί αυξημένες απαιτήσεις για υποδομές φόρτισης υψηλής ισχύος, ικανές να εξυπηρετούν γρήγορα και αξιόπιστα τα σύγχρονα ηλεκτρικά οχήματα. Οι ταχυφορτιστές συνεχούς ρεύματος αποτελούν βασικό στοιχείο αυτής της μετάβασης, καθώς μειώνουν σημαντικά τον χρόνο φόρτισης και βελτιώνουν τη λειτουργική αξιοποίηση των οχημάτων.
Στην παρούσα διπλωματική εργασία μελετάται και προσομοιώνεται ένα σύστημα ταχυφόρτισης υψηλής ισχύος, βασισμένο σε κοινό ζυγό συνεχούς τάσης 800 V, στο οποίο ενσωματώνεται φωτοβολταϊκή παραγωγή. Η προτεινόμενη αρχιτεκτονική περιλαμβάνει φωτοβολταϊκή πηγή με μετατροπέα ανύψωσης τάσης (Boost) και έλεγχο μέγιστης ισχύος, τριφασικό μετατροπέα AC/DC τριών επιπέδων για τη διασύνδεση με το δίκτυο και απομονωμένο αμφίδρομο μετατροπέα DC/DC για τη φόρτιση της μπαταρίας.
Έμφαση δίνεται στον έλεγχο της πλευράς AC/DC μέσω φίλτρου LCL και τεχνικής διαμόρφωσης SVPWM, με στόχο τη βελτίωση της ποιότητας ρεύματος στην πλευρά του δικτύου. Ο έλεγχος υλοποιείται σε σύστημα αναφοράς dq, με εξωτερικό βρόχο ρύθμισης της τάσης του DC ζυγού και εσωτερικούς βρόχους ελέγχου ρεύματος. Παράλληλα, εξετάζεται η λειτουργία του αμφίδρομου μετατροπέα DC/DC κατά τη φόρτιση της μπαταρίας, καθώς και η συμβολή της φωτοβολταϊκής πηγής μέσω μετατροπέα Boost με αλγόριθμο MPPT τύπου ‘Perturb and Observe’. Επιπλέον, εφαρμόζεται στρατηγική ελέγχου της φόρτισης, σύμφωνα με την οποία η ζητούμενη ισχύς προσαρμόζεται στη μέγιστη διαθέσιμη ισχύ του συστήματος.
Η προσομοίωση πραγματοποιείται στο περιβάλλον MATLAB/Simulink και το σύστημα αξιολογείται σε δύο σενάρια λειτουργίας, μεγάλης και μικρότερης κλίμακας. Τα αποτελέσματα δείχνουν ότι το σύστημα επιτυγχάνει σταθερή λειτουργία σε διαφορετικά επίπεδα ισχύος, υποστηρίζει αποτελεσματικά τη φόρτιση της μπαταρίας και αξιοποιεί τη φωτοβολταϊκή παραγωγή, μειώνοντας την απαίτηση ισχύος από το δίκτυο.
Abstract
The rapid development of electric mobility creates increasing demands for high-power charging infrastructure capable of serving modern electric vehicles quickly and reliably. DC fast chargers constitute a key component of this transition, as they significantly reduce charging time and improve the operational utilization of electric vehicles.
In this diploma thesis, a high-power fast-charging system based on a common 800 V DC bus with integrated photovoltaic generation is studied and simulated. The proposed architecture includes a photovoltaic source with a boost converter and maximum power point tracking control, a three-level AC/DC converter for grid interfacing, and an isolated bidirectional DC/DC converter for battery charging.
Particular emphasis is placed on the control of the AC/DC stage through an LCL filter and SVPWM modulation technique, aiming at improving current quality on the grid side. The control is implemented in the dq reference frame, with an outer DC bus voltage control loop and inner current control loops. In parallel, the operation of the bidirectional DC/DC converter during battery charging is examined, as well as the contribution of the photovoltaic source through a boost converter employing a ‘Perturb and Observe’ MPPT algorithm. In addition, a charging control strategy is applied, according to which the requested charging power is adjusted to the maximum available system power.
The simulation is carried out in the MATLAB/Simulink environment and the system is evaluated under two operating scenarios, corresponding to larger-scale and smaller-scale applications. The results show that the system achieves stable operation at different power levels, effectively supports battery charging, and makes efficient use of photovoltaic generation, thereby reducing the power demand from the grid.
