Design and implementation of a three-phase boost battery charger with PFC using CompactRIO control system : design, simulation and implementation of a 3-phase boost battery charger

Abstract

In a plug-in hybrid electric vehicle, the utility grid charges the vehicle battery through a battery charger. For a three-phase grid supply voltage, three-phase boost rectifiers are commonly used as chargers. Bi-directional power transfer capability and unit power factor operation become desirable features due to the increasing power quality requirements on the grid-connected converters. The Voltage Oriented Control is one of the methods based on high performance dq-coordinate controllers which satisfies the increasing power quality requirements. The Voltage Oriented Control method for a three-phase boost rectifier has been designed, simulated and implemented. The system simulation is performed using Matlab/Simulink software as well as Labview. A feedforward decoupled current controller is designed along with a Pulse Width Modulation scheme to control the battery charging. The controller, consisting of a current controller and a DC-link voltage controller, is designed using a method called Internal Model Control. A National Instruments CompactRIO system is used for practical implementation. The system directly runs a Labview model to execute the control. The Labview files are developed for this purpose. A brief explanation of the system configuration is provided for the experimental system. ____________________________________________________________________________________________________________

Los vehículos eléctricos e híbridos usan potencia de la red para cargar sus baterías y mientras lo hacen el sistema de tracción no está en uso. Debido a que el sistema de carga y el de tracción no están en uso al mismo tiempo, el inversor y el motor eléctrico pueden ser usados como rectificador evitando el uso redundante de componentes. Para hacer esto, un motor con dos juegos de devanados puede ser usado consiguiendo en el cargador una reducción considerable de peso, volumen y precio. El cargador propuesto en un cargador aislado de alta potencia que usa la mitad de los devanados del motor durante la carga usando el motor como si fuera un transformador. El uso de este motor especifico nos proporcionará aislamiento que será beneficioso por razones de seguridad. El objetivo principal de este proyecto fin de carrera es el diseño y la implementación de un cargador integrado para un coche eléctrico o híbrido con un nivel de potencia de 15 kW programando un control para el inversor que consiga tener un factor de potencia unitario.