Двуетапен DC-DC изолиран преобразувател за приложения с зареждане на батерии

     Тази статия предлага и анализира двустепенен DC-DC изолиран преобразувател за приложения на зареждане на електрически превозни средства, където е необходима висока ефективност в широк диапазон на напреженията на батерията. Предложената преобразуваща схема включва първоначална изолираща степен с CLLC резонансна структура и втора степен регулатор buck с два входа. Трансформаторът на първата степен е проектиран така, че неговите две изходни напрежения да отговарят, идеално, на минималното и максималното очаквано напрежение, което трябва да бъде доставено на батерията. След това, втората степен комбинира напреженията, предоставени от предходната изолираща степен, за регулиране на изходното напрежение на целия преобразувател. Първата степен винаги работи на резонанс, с единствената функция да осигурява изолация и фиксирано отношение на преобразуване с минимални загуби, докато втората степен позволява регулиране на изходното напрежение в широк диапазон на напреженията на батерията. В общо, е показано, че решението има висока ефективност на преобразуване в широк диапазон на изходните напрежения.

1.Въведение.

    Електрическият транспорт печели все по-голяма популярност в много страни поради нарастващите опасения относно глобалните емисии на парникови газове и доставката и изчерпването на fosil fuels. Тези опасения последно подтикнаха експоненциалния ръст на потребността за електрически превозни средства (EVs). Такава висока потребност, комбинирана с усилията за по-дълги разстояния и намалено време за зареждане, подтикват новите поколения EVs, които използват по-високи капацитети на батерии и скорости на зареждане. Следователно, са необходими нови EV зареждащи станции, които да доставят повече мощност, по-бързо от всякога.

2.Структура и принцип на работа.

    Както е показано на фиг. 1, предложеният двустепенен преобразувател се състои от първоначална изолираща степен, основана на LLC резонансен преобразувател, и втора степен пост-регулатор, основана на buck преобразувател.   Този пост-регулатор е отговорен за регулиране на изходното напрежение и се снабдява чрез високоэффективен двухизходен DCX преобразувател, с вторични напрежения V1 и V2.   От фиг. 1 е ясно, че напрежението на пост-регулатора, а именно, V1−V2, е по-ниско от изходното напрежение Vo, което следователно позволява използването на комутиращи устройства с по-малко на-съпротивление, както и по-ниски загуби при комутиране.

3.Проект на LLC стадия, работещ като DCX.

     Когато LLC резонансен резервоар работи на резонансната честота, отношениято на преобразуване на напрежението става идеално независимо от реалната нагрузка. С други думи, LLC преобразувателят поддържа постоянно отношение на преобразуване на напрежението и автоматично коригира своето напрежение, според условията на нагрузката, поведение като DCX. В това работно състояние, LLC показва своята максимална ефективност, с минимален поток на реактивна мощност и условия за нулево напрежение (ZVS) и нулев ток (ZCS), които са винаги изпълнени. Забележително, DCX операцията на LLC не изисква външен резонансен индуктор, тъй като преобразувателният коефициент е фиксиран. Еквивалентно решение, основано на резонансен FB-LLC, проектиран да работи в същия широк диапазон на изходните напрежения, се очаква да покаже по-високи загуби от LLC в постоянни DCX условия.

4.Заключение

     Преобразувателните характеристики, обхващащи целия диапазон на мощността и напрежението, са докладвани експериментално, показвайки висока ефективност в широк диапазон на условията на работа, записвайки пикирна ефективност от 98,63% при изходно напрежение от 500V и прехвърлена мощност от 7kW.   В крайните приложения, серийни или паралелни връзки на множество модули могат да бъдат разгледани за мащабиране на напрежението или тока на крайната реализация, благодарение на изолираното изходно напрежение.   Бъдещи изследвания могат да включат онлайн контролери за оптимална модулация на преобразувателя и процедури за оптимален дизайн на компонентите на преобразувателя, като изходните TBB индуктори.

Източник: IEEE Xplore

Заявление: Уважавайте оригинала, добри статии са стойни за споделяне, ако има нарушение на правата на автора, моля се обратете за изтриване