یک تبدیل‌کننده DC-DC دو مرحله‌ای جدا شده برای کاربردهای شارژ باتری
این مقاله یک تبدیل‌کننده دو مرحله‌ای دی‌سی-دی‌سی جدا شده برای کاربردهای شارژ خودروهای برقی پیشنهاد و تحلیل می‌کند که در آن نیاز به کارایی بالا در محدوده گسترده‌ای از ولتاژهای باتری وجود دارد. مدار تبدیل پیشنهادی شامل یک مرحله اول جدا شده با ساختار رزونانس CLLC و یک تنظیم‌کننده دی‌سی دوم با دو ورودی است. ترانسفورماتور مرحله اول طراحی شده است به طوری که ولتاژهای خروجی آن، ایده‌آل‌اً، به ولتاژهای حداقل و حداکثر مورد انتظار که باید به باتری تامین شود، متناظر باشد. سپس، مرحله دوم ولتاژهای توسط مرحله جدا شده قبلی ترکیب می‌کند تا ولتاژ خروجی کل تبدیل‌کننده را تنظیم کند. مرحله اول همیشه در حالت رزونانس عمل می‌کند، با تنها وظیفه ایجاد جداسازی و نسبت‌های تبدیل ثابت با حداقل تلفات، در حالی که مرحله دوم اجازه تنظیم ولتاژ خروجی در محدوده گسترده‌ای از ولتاژهای باتری را می‌دهد. در مجموع، نشان داده شده است که راه‌حل معرفی شده دارای کارایی تبدیل بالا در محدوده گسترده‌ای از ولتاژهای خروجی است.
1.مقدمه
حمل و نقل برقی به دلیل نگرانی‌های فزاینده درباره انتشار گازهای گلخانه‌ای جهانی و تأمین و کاستی سوخت‌های فسیلی در بسیاری از کشورها پیشرفت می‌کند. این نگرانی‌ها اخیراً رشد نمایی تقاضا برای خودروهای برقی (EVs) را تسریع کرده‌اند. چنین تقاضای بالایی در کنار تلاش برای مسافت‌های طولانی‌تر و زمان شارژ کوتاه‌تر، نسل‌های جدید EVs را که ظرفیت‌های باتری و نرخ‌های شارژ بالاتر را پیاده‌سازی می‌کنند، موجب شده است. بنابراین، ایستگاه‌های شارژ جدید EVs نیازمند تامین بیشتر انرژی و سریع‌تر از هر زمانی قبلی هستند.
2.ساختار و اصل عملکرد
همانطور که در شکل نشان داده شده است، تبدیل‌کننده دو مرحله‌ای پیشنهادی شامل یک مرحله اول جدا شده بر اساس یک تبدیل‌کننده رزونانس LLC و یک مرحله تنظیم‌کننده بعدی بر اساس یک تبدیل‌کننده دی‌سی است. این تنظیم‌کننده بعدی مسئول تنظیم ولتاژ خروجی است و توسط یک تبدیل‌کننده DCX دو خروجی با کارایی بالا تغذیه می‌شود، با ولتاژهای ثانویه V1 و V2. از شکل مشخص است که تنش ولتاژ تنظیم‌کننده بعدی، یعنی V1−V2، کمتر از ولتاژ خروجی Vo است که در نتیجه اجازه می‌دهد دستگاه‌های سوئیچینگ با مقاومت روشن‌بودن کوچک‌تر و تلفات سوئیچینگ کمتری استفاده شود.
3.طراحی مرحله LLC به عنوان DCX
هنگامی که مخزن رزونانس LLC در فرکانس رزونانس کار می‌کند، نسبت تبدیل ولتاژ به طور ایده‌آل مستقل از بار واقعی است. به عبارت دیگر، تبدیل‌کننده LLC یک نسبت تبدیل ولتاژ ثابت را حفظ می‌کند و جریان خود را به صورت خودکار، بر اساس شرایط بار، تنظیم می‌کند و مانند یک DCX عمل می‌کند. در این شرایط کاری، LLC کارایی بیشینه خود را نشان می‌دهد، با جریان حداقل انرژی واکنشی و شرایط سوئیچینگ با ولتاژ صفر (ZVS) و جریان صفر (ZCS) همیشه برقرار است. قابل ذکر است که عملکرد DCX تبدیل‌کننده LLC نیاز به یک سلف رزونانس خارجی ندارد، زیرا ضریب تبدیل ثابت است. یک راه‌حل معادل بر اساس یک FB-LLC رزونانس که برای کار در محدوده گسترده‌ای از ولتاژهای خروجی طراحی شده است، می‌تواند تلفات بیشتری نسبت به LLC در شرایط دائمی DCX نشان دهد.
4.نتیجه‌گیری
عملکرد تبدیل که تمام محدوده‌های توان و ولتاژ را پوشش می‌دهد به صورت تجربی گزارش شده است که نشان‌دهنده کارایی بالا در محدوده گسترده‌ای از شرایط کاری است و کارایی اوج 98.63% را در ولتاژ خروجی 500V و توان منتقل 7kW ثبت کرده است. در کاربردهای نهایی، می‌توان اتصال‌های سری یا موازی چندین ماژول را برای مقیاس‌بندی ولتاژ یا جریان نهایی در نظر گرفت، بлагодаря изолированному выходу. مطالعات آینده ممکن است شامل کنترل‌کننده‌های آنلاین برای مدولاسیون بهینه تبدیل‌کننده و رویه‌های طراحی بهینه اجزای تبدیل‌کننده، مانند سلف‌های خروجی TBB باشد.
منبع: IEEE Xplore
بیانیه: احترام به اصل، مقالات خوب ارزش به اشتراک گذاشتن دارند، اگر نقض حق تکثیری وجود داشته باشد لطفاً تماس بگیرید تا حذف شود
