AUTONOMOUS CHARGING MANAGEMENT OF ELECTRIC VEHICLE. Masters thesis, King Fahd University of Petroleum and Minerals.

Preview

PDF (MSc thesis) MSc_Thesis_final.pdf - Accepted Version Download (3MB) | Preview

Arabic Abstract

لقد أدى الإهتمام بمشاكل البيئة و توقعات نفاذ الوقود الأحفورى إضافة إلى زيادة استخدام مصادر الطاقة المتجددة فى الشبكات الكهربية إلى زيادة التركيز على السيارات الكهربية، حيث بينت الأبحاث أن الشحن السريع لتلك السيارات من شبكة الجهد المنخفض بمعدل 4 كيلواوت يعادل عدة مرات الطاقة اللحظية المستهلكة لمتوسط البيت الأمريكى مما قد ينتج عنه خطورة زيادة أحمال الذروة لو حدث أن كل السيارات شحنت فى نفس اللحظة. ولقد بينت العديد من الدراسات أنه بدون إدارة عملية الشحن تلك فإنه قد تحدث مشاكل فى جودة الطاقة أو حتى إنقطاعات فى الكهرباء حتى ولو كان عدد السيارات الكهربية المتصلة بالشبكة قليلا ولذلك تعد عملية إدارة الشحن أمرا هاما للحصول على اتصال ناجح وزيادة عدد السيارات الكهربية المتصلة بشبكة التوزيع الكهربية. فى هذا العمل البحثى يتم تطوير تقنية إدارة شحن تعتمد على التغذية الإسترجاعية للجهد حيث يتم التحكم فى عملية الشحن بعد ذلك عن طريق تكبير فرق الجهد بمعدل متغير إعتمادا على قيمة فرق الجهد نفسها، ولا تتطلب عملية التحكم تلك أية وسيلة إتصال بين مشغل الشبكة والمتحكم فى السيارة الكهربية حيث إشارة الدخل الوحيد هى قيمة الجهد عند مدخل الكهرباء الذى يتم الشحن منه، ولا تضمن تلك التقنية عدم تغير الجهد خارج القيم القياسية للشبكة الكهربية فقط ولكن تضمن أيضا عدالة الشحن بين السيارات المختلفة المتصلة بالشبكة الكهربية. ولقد تم الأخذ فى الإعتبار العديد من النقاط العملية المثارة مثل حالة تغيير قيم الأحمال الكهربية المتصلة بالشبكة أو التغيرات التى قد تحدث فى شكل توصيل الشبكة الكهربية وكذلك تم أخذ إرادة صاحب السيارة الكهربية فى حالة إذا ما أراد شحن السيارة فى عدد معين من الساعات. إضافة لذلك تم دراسة التقنية المقترحة فى حالة وجود أجهزة تحسين جهد متصلة بالشبكة الكهربية كما تم الأخذ فى الإعتبار دراسة سلوك التقنية فى حالة وجود أنظمة توليد موزعة مثل توربينات الرياح، ولقد أكدت النتائج أن التقنية المقترحة تمنع أى خرق للمعايير القياسية للجهد كما تضمن عدالة فى الشحن بين السيارات الكهربية المختلفة. كما بينت أيضا أنه ليس هناك حاجة لتحديث قيم الجهد المستخدمة للمقارنة فى التحكم بالتغير بين الفصول المختلفة فضلا عن الأداء الجيد للتقنية فى وجود أجهزة تحسين الجهد ووحدات التوليد الموزعة.

English Abstract

Increased concerns of environmental problems, depletion of fossil fuel and the increased use of renewable energy resources in power grids are all factors that are increasing the focus on Electric Vehicles. It was reported that ‘‘Fast-charging’’ a vehicle battery at 4 kW on a low voltage grid is equivalent to adding many times the average US household’s instantaneous power load. So, the effects of peak-demand could be a risk to the grid if all vehicles were to charge at the same time. Many studies showed that without any management over the charging, failures or unacceptable electricity quality will occur in the grid frequently even with a small EV penetration rate. So, charging management is a major concern for successful integration of electric vehicles in the distribution network. In this work, a voltage-feedback-based technique with variable gain is introduced to manage electric vehicle charging. This control strategy requires no communications from the utility whatsoever as the controller’s only input signal is the local nodal voltage at the charging point. The proposed control method ensures not only that the distribution feeder voltages will never vary outside of voltage limits set by the respective distribution system but also a fair charging among the different electric vehicles at different nodes of the system. Also, several of the practical considerations on the distribution system are addressed. These include different loading conditions, system reconfiguration, and end-of-charge time preference. Voltage control devices in the system are considered to ensure proper interaction between the proposed controller and the existing control unit in the system. Moreover, the controller behavior in the presence of distributed generation units such as wind turbines is studied. 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. Also, there is no need for updating the voltage set points due to seasonal variations. In addition, these results demonstrate the effectiveness of the proposed approach in the presence of other voltage control devices in the system as well as distributed generation units.

Item Type:	Thesis (Masters)
Subjects:	Engineering Electrical
Department:	College of Engineering and Physics > Electrical Engineering
Committee Advisor:	Al-Awami, Ali
Committee Members:	Abido, Mohammad and Ibrir, Salim
Depositing User:	SAMY FADDEL (g201306390)
Date Deposited:	04 Jun 2015 05:51
Last Modified:	01 Nov 2019 15:46
URI:	http://eprints.kfupm.edu.sa/id/eprint/139567