Control of a battery charger for electric vehicles with unity power factor

Federico M Serra,Cristian H De Angelo

doi:10.32397/tesea.vol2.n1.3

Abstract

A nonlinear controller for an electric vehicle battery charger is proposed in this work. The controller allows charging the battery bank with constant current and constant voltage charging proﬁle, while ensuring unity power factor and low distortion in the grid current. A single model is made for the complete system and the controller is designed using interconnection and damping assignment. The proposed controller ensures the closed-loop stability and allows decoupling the system avoiding disturbances in the electric grid and battery bank. The proposal is validated with simulation results.

Highlights

Resumen: En este trabajo se presenta una estrategia de control no lineal para un cargador de baterías de vehículos eléctricos
A nonlinear controller for an electric vehicle battery charger is proposed in this work
The proposal is validated with simulation results

Summary

Introducción

Actualmente, los vehículos eléctricos (Electric Vehicles, EV) constituyen una de las alternativas más eficientes para reducir la contaminación ambiental producida por los vehículos de combustión interna (Yilmaz and Krein 2013). En el caso del control de la corriente de red, se utilizan controladores internos de corriente más un lazo externo de control de la tensión de la barra de DC. El controlador propuesto permite realizar la recarga del banco de baterías de un EV mediante un perfil de carga a corriente constante y tensión constante asegurando que la corriente consumida de la red esté libre de armónicos y tenga factor de potencia unitario. El modelo del sistema incluye el modelo de cada uno de los convertidores que conforman el BC formando un único sistema de ecuaciones, esto permite realizar un diseño unificado del controlador para cumplir los objetivos de carga de la batería e interacción con la red sin que éstos se vean mutuamente afectados. El desempeño del BC es validado mediante simulaciones realizadas sobre un modelo realista del sistema que incluye pérdidas en los convertidores de potencia y efectos de la conmutación

Descripción del sistema

Modelado

Controlador propuesto

Resultados

Conclusiones