COMMUNICATION FREE CHARGING MANAGEMENT OF ELECTRIC VEHICLES UNDER GRID CONSTRAINTS. Masters thesis, King Fahd University of Petroleum and Minerals.

Preview

PDF GM_Asim_Akhtar_Masters_Thesis(g201106130).pdf - Accepted Version Download (2MB) | Preview

Arabic Abstract

مفهوم البيئة الخضراء والأمان في تزويد الوقود والزيادة في استخدام مصادر الطاقة المتجددة كلها عوامل من شأنها زيادة التركيز على المركبات الكهربائية (EVs). تُعد عملية شحن المركبات الكهربائية حمل كهربائي ثقيل نسبيا بالنسبة لشبكات التوزيع الكهربائي. عدم إدارة عملية الشحن على الأغلب سيؤثر سلبا على شبكات توزيع الكهرباء. من أجل ذلك, شحن المركبات الكهربائية بدون أي تأثير سلبي على شبكات توزيع الكهرباء يعد أمراً مهماً لنجاح تضمين عدد أكبر منها على هذه الشبكات. في هذا العمل البحثي,يتم تطوير هيكلية تحكم مستقلة، أي دون الحاجة لأي اتصال عن بعد، بالتغذية الراجعة للفولتية (فرق الجهد) لأجل لشحن المركبات الكهربائية. تعتمد هذه الهيكلية الخاصة بالتحكم على قياس الجهد المحلي على النقطة المربوطة عليها المركبة الكهربائية. تقوم عملية التحكم بمقارنة قيمة الجهد المُقاس في النقطة التي يتم الشحن منها مع القيمة المرجعية للجهد والتي تم تحديدها مسبقا. يتم تقليل شحن المركبات الكهربائية حتى يصل الجهد للقيمة المرجعية. من أولويات نسبة التقليل في الشحن الأخذ بعين الاعتبار حالة الشحن لبطارية المركبة الكهربائية (كمية الطاقة المتوفرة في البطارية) و وقت الانتهاء المفضل لعملية الشحن بالنسبة لمستخدم هذه المركبة. يتم عمل محاكاة عن طريق هيكلية التحكم المقترحة على نظام توزيع كهربائي يحتوي على ثمانية عشر نقطة توزيع للكهرباء. يتم فحص أداء هيكلية التحكم في ظل وجود أجهزة التحكم بالجهد (الفولتية). يتم تمثيل تحليلات الحالات الطارئة وذلك من أجل ضمان الحفاظ على متانة النظام الكهربائي. تظهر النتائج الناجمة من عملية المحاكاة أن هذه الطريقة تستطيع تقليل عملية شحن المركبة الكهربائية على إزالة أي انتهاك للجهد التي قد تحدث بسبب عملية شحن نفس هذه المركبة بدون وجود أي طريقة للتحكم بشحنها مع ضمان عملية شحن المركبات بشكل عادل بين جميع المركبات الكهربائية المربوطة بالشبكة. بالإضافة إلى ذلك, هذه النتائج تشرح مدى فعالية الطريقة المطروحة في عملية تنعيم الحمل الكهربائي على طول خط التوزيع الواحد في فترات ذروة عملية الشحن وأيضا توضح مدى متانة النظام في ظل وجود الحالات الطارئة (التغيرات الفجائية). أيضا تم اختبار الاستراتيجية المقترحة على نظام المحاكاة الرقمية للوقت الحقيقي. بالإضافة لكل ذلك، يتم اقتراح برنامج تحفيزي أساسي لمالكي المركبات الكهربائية الراغبين في المشاركة في البرنامج المقترح.

English Abstract

The concept of green environment, security of oil supply, and the increased use of renewable energy resources (RES) in power grids are all factors that are increasing the focus on Electric Vehicles (EVs). The charging of these EVs can be a relatively large load in the distribution grid. If the charging is not managed properly the distribution grid can be affected negatively. Therefore, charging EVs without any negative impacts on the distribution grid is important for their successful integration in large numbers. This work is intended to develop a communication free i.e. an autonomous voltage feedback control structure, for EV charging. This control structure relies on the local voltage measurement at the point where EV is plugged in. It compares the system measured voltage at the point of charging with a predefined reference voltage. The EV charging is reduced as the system voltage approaches this reference. The reduced charging rate takes into account the EV battery state of charge (SOC) and the owner’s end-of-charge time (ECT) preference. The proposed control structure has been simulated on an eighteen bus distribution system. The performance of the control strategy has been tested under the presence of voltage control devices. A contingency analysis was also performed to ensure the system’s robustness. The simulation results show that this method can successfully reduce EV charging to eliminate system voltage violations that would otherwise be caused from EV charging while ensuring fairness among the various EVs. In addition, these results demonstrate the effectiveness of the proposed approach in flattening the distribution feeder’s load profile during periods of intense charging and robustness under certain contingencies. The proposed strategy is also tested on Real Time Digital Simulator (RTDS). A basic incentive program is also proposed for those EV owners who would participate in the proposed program.

Item Type:	Thesis (Masters)
Subjects:	Systems Engineering Research > Engineering Research > General Electrical
Department:	College of Engineering and Physics > Electrical Engineering
Committee Advisor:	Al-Awami, Ali Taleb
Committee Members:	Abido, M.A. and Sortomme, Eric
Depositing User:	AKHTAR GHO MUHAMMAD ASIM (g201106130)
Date Deposited:	08 Jan 2014 19:19
Last Modified:	01 Nov 2019 15:40
URI:	http://eprints.kfupm.edu.sa/id/eprint/139042