Kétstádiumú DC-DC izolált átalakító akkumulátor-töltési alkalmazásokhoz

     Ez a tanulmány két szakaszos DC-DC izolált átalakítót javasol és elemzi elektromos jármű töltési alkalmazásokhoz, ahol a széles tartományú akkumulátor feszültségeken nagy hatékonyság szükséges. A javasolt átalakító kör első, két kimeneti izoláló szakasza CLLC rezonzáló szerkezetet használ, míg a második, két bemeneti buck szabályozó. Az első szakasz transzformátora úgy tervezték, hogy a két kimeneti feszültsége ideálisan megfeleljen az akkumulátornak szánt minimális és maximális elvárt feszültségnek. Ezután a második szakasz kombinálja az előző izoláló szakasz által nyújtott feszültségeket, hogy szabályozza az egész átalakító kimeneti feszültségét. Az első szakasz mindig rezonanciahelyzetben működik, csak izolációt és fix konverziós arányokat biztosítva minimális veszteségekkel, míg a második szakasz lehetővé teszi a kimeneti feszültség szabályozását a széles tartományú akkumulátor feszültségeken. Összességében mutatott, hogy a megoldás nagy konverziós hatékonysággal rendelkezik a széles kimeneti feszültség tartományon.

1.Bevezetés

    A villamos közlekedés egyre nagyobb terjedelművé válik számos országban a globális üdegházhatást okozó gáz-kibocsátásról és a fosszilis üzemanyag-készletekről és -fogyasztásukról való aggodalom miatt. Ezek az aggodalmak napszaka emelték az elektromos járművek (EV) iránti igényt. Ezen magas igény és a hosszabb futtási távolságok, valamint a rövidebb töltési idők elérése céljából újabb EV generációkat hoznak létre, amelyek magasabb akkumulátor kapacitást és töltési sebességet implementálnak. Ennek következtében szükség van új EV töltőállományra, amelyek képesek nagyobb teljesítményt gyorsabban szolgáltatni, mint korábban bármikor.

2.Szerkezet és működési elv.

    Ahogyan a rajzon látható, a javasolt két szakaszos átalakító első, izoláló szakasza egy LLC rezonzáló átalakító alapján épül, míg a második, utólagos szabályozó szakasz egy buck átalakító alapján. Az utólagos szabályozó felelős a kimeneti feszültség szabályozásáért, és egy magas hatékonyságú, két kimeneti DCX átalakítóval látja el, amelynek V1 és V2 a másodlagos feszültségei. A rajz alapján világos, hogy az utólagos szabályozó feszültségi terhelése, azaz V1-V2, kisebb, mint a kimeneti feszültség Vo, ami lehetővé teszi a kisebb on-ellenállású és alacsonyabb váltási veszteséggel rendelkező váltóeszközök használatát.

3.LLC szakasz tervezése DCX-ként működésre.

     Amikor az LLC rezonzáló tank rezonanciahelyzetben működik, a feszültségkonverziós arány idealizáltan független a tényleges terheléstől. Más szóval, az LLC átalakító állandó feszültségkonverziós arányt tart fenn, és automatikusan beállítja a saját áramát a terhelési feltételeknek megfelelően, mint egy DCX. Ebben a működési állapotban az LLC maximalizálja a hatékonyságát, minimális reaktív teljesítmény áramlása mellett, és mindig teljesülnek a nulla feszültségű váltási (ZVS) és nulla áramú váltási (ZCS) feltételek. Megjegyzendő, hogy az LLC DCX működése nem igényel külső rezonzáló induktort, mivel a konverziós eredmény rögzített. Egy azonos széles kimeneti feszültség tartományon működő rezonzáló FB-LLC alapú megoldás várhatóan magasabb veszteségeket mutat, mint az LLC állandó DCX működés esetén.

4.Következtetés

     Az egész teljesítmény- és feszültség-tartományon végzett kísérleti mérések során nagy hatékonyságot észleltek, széles működési feltételeken, 98,63%-os csúcshatékonyságot 500V kimeneti feszültségnél és 7 kW átvitt teljesítményen. A végső alkalmazásokban a soros vagy párhuzamos modulok összekötése lehetővé teheti a kimeneti feszültség vagy áram értékeinek skálázását, köszönhetően az izolált kimenethez. Jövőbeli tanulmányok online szabályozókat tartalmazhatnak optimális átalakító modulációhoz, valamint az átalakító komponenseinek, például a kimeneti TBB induktoroknak az optimális tervezésére vonatkozó eljárásokat.

Forrás: IEEE Xplore

Megjegyzés: Tiszteletben tartva az eredeti anyagot, a jó cikkek megosztásra méltóak, ha sértés esetén lépjünk kapcsolatba a törlésével.