Dvostupan DC-DC izolirani pretvarač za primjene u punjenju baterija

     Ovaj rad predlaže i analizira dvostupanjski izolirani DC-DC pretvarač za primjene punjenja električnih vozila, gdje je potrebna visoka učinkovitost na širokom rasponu naponova baterija. Predloženi pretvarni krug sastoji se od prvog stupnja sa dva izlaza s CLLC rezonantnom strukturom i drugog stupnja sa dva ulaza regulatora buck tipa. Transformator prvog stupnja dizajniran je tako da njegovi dva izlazna napona odgovaraju, idealno, minimalnom i maksimalnom očekivanom naponu koji treba isporučiti bateriji. Zatim, drugi stupanj kombinira napone pružene prethodnim izolacijskim stupnjem kako bi regulirao izlazni napon cijelog pretvarača. Prvi stupanj uvijek radi na rezonanci, s jedinom funkcijom pružanja izolacije i fiksnih omjera pretvorbe s minimalnim gubitcima, dok drugi stupanj omogućuje regulaciju izlaznog napona na širokom rasponu naponova baterija. Ukupno, pokazano je da rješenje ima visoku učinkovitost pretvorbe na širokom rasponu izlaznih napona.

1.Uvod

    Električni prijevoz zauzima sve veći prostor u mnogim zemljama zbog rastućih briga o globalnim emisijama stakleničkih plinova i oskrbi i istrošenju fosilnih goriva. Te brige su nedavno potaknule eksponencijalni porast potražnje za električnim vozilima (EV). Takva visoka potražnja u kombinaciji s trudom za dužim dostignutim putovanjima i smanjenim vremenom punjenja potiče nove generacije EV-a koje implementiraju veće kapacitete baterija i brže stope punjenja. Kao posljedica, potrebne su nove postaje za punjenje EV-a kako bi se snabdevalo više snage, brže nego ikada prije.

2.Struktura i princip rada

    Kao što je prikazano na Slici, predloženi dvostupanjski pretvarač sastoji se od prvog izolacijskog stupnja temeljenog na LLC rezonantnom pretvaraču i drugog stupnja post-regulatora temeljenog na buck pretvaraču. Taj post-regulator je odgovoran za regulaciju izlaznog napona i opskrbljen je pomoću visoko učinkovitog dvostihažnog DCX pretvarača, s sekundarnim napajanjima V1 i V2. Iz Slike je jasno da je naponska opterećenost post-regulatora, to jest, V1−V2, manja od izlaznog napona Vo, što dozvoljava korištenje prekidnih uređaja s manjim otporom u stanju provođenja te smanjenim gubitcima prekidanja.

3.Dizajn LLC stupnja koji radi kao DCX

     Kada LLC rezonantni rezervoar radi na frekvenci rezonancije, omjer pretvorbe napona postaje idealno neovisan o stvarnom opterećenju. Drugim riječima, LLC pretvarač održava konstantan omjer pretvorbe napona i automatski prilagođava svoj struja prema uvjetima opterećenja, ponašajući se kao DCX. U ovom radnom stanju, LLC pokazuje svoju maksimalnu učinkovitost, s minimalnim protokom reaktivne snage i uvjetima prekidanja pri nultoj naponskoj razini (ZVS) i nultoj strujnoj razini (ZCS) uvijek zadovoljenim. Važno je napomenuti da rad DCX-a LLC-a ne zahtijeva vanjski rezonantni induktor, jer je omjer pretvorbe fiksiran. Ekvivalentno rješenje temeljeno na resonantnom FB-LLC dizajniranom da radi na istom širokom rasponu izlaznih napona očekuje se da će pokazati veće gubitke od LLC-a u trajnim DCX uvjetima.

4.Zaključak

     Konverzijske performanse koje pokrivaju cijeli raspon snaga i napona bile su eksperimentalno prikazane, pokazujući visoku učinkovitost na širokom rasponu radnih uvjeta, sa vrhunskom učinkovitosti od 98,63% na izlaznom naponu od 500V i prijenosu snage od 7kW. U konačnim primjenama, serijalne ili paralelne veze više modula mogu se razmatrati za skaliranje naponskih ili strujnih ocjena konačne implementacije, zahvaljujući izoliranom izlazu. Buduće studije mogu uključivati on-line kontrolere za optimalnu modulaciju pretvarača i procedure za optimalni dizajn komponenti pretvarača, poput izlaznih TBB induktora.

Izvor: IEEE Xplore

Izjava: Poštujte original, dobre članke vrijedi podijeliti, ako postoji kršenje autorskih prava molimo obrisati