Konverter DC-DC Terisolasi Dua Tahap untuk Aplikasi Pengisian Baterai
Makalah ini mengusulkan dan menganalisis konverter dc-dc terisolasi dua tahap untuk aplikasi pengisian kendaraan listrik, di mana efisiensi tinggi diperlukan dalam rentang tegangan baterai yang luas. Sirkuit konversi yang diusulkan terdiri dari tahap isolasi pertama dengan struktur resonansi CLLC dan regulator buck dua masukan kedua. Transformator pada tahap pertama dirancang sedemikian rupa sehingga dua tegangan outputnya sesuai, secara ideal, dengan tegangan minimum dan maksimum yang diharapkan untuk disuplai ke baterai. Kemudian, tahap kedua menggabungkan tegangan yang disediakan oleh tahap isolasi sebelumnya untuk mengatur tegangan output seluruh konverter. Tahap pertama selalu dioperasikan pada resonansi, dengan fungsi tunggal memberikan isolasi dan rasio konversi tetap dengan kerugian minimal, sementara tahap kedua memungkinkan pengaturan tegangan output dalam rentang tegangan baterai yang luas. Secara keseluruhan, ditunjukkan bahwa solusi ini memiliki efisiensi konversi tinggi dalam rentang tegangan output yang luas.
1.Pendahuluan.
Transportasi listrik semakin mendapatkan tempat di banyak negara karena kekhawatiran yang meningkat tentang emisi gas rumah kaca global dan pasokan serta penipisan bahan bakar fosil. Kekhawatiran-kekhawatiran ini baru-baru ini mendorong pertumbuhan eksponensial permintaan untuk kendaraan listrik (EVs) . Permintaan yang tinggi ini, dikombinasikan dengan upaya untuk jarak tempuh yang lebih panjang dan waktu pengisian yang lebih singkat, mendorong generasi baru EVs yang menerapkan kapasitas baterai dan laju pengisian yang lebih tinggi. Oleh karena itu, stasiun pengisian EV baru diperlukan untuk menyuplai daya yang lebih besar, lebih cepat daripada sebelumnya.
2.Struktur dan Prinsip Kerja.
Seperti yang ditunjukkan dalam Gambar, konverter dua tahap yang diusulkan terdiri dari tahap isolasi pertama berdasarkan konverter resonansi LLC, dan tahap post-regulator kedua berdasarkan konverter buck. Post-regulator tersebut bertanggung jawab atas pengaturan tegangan output dan disuplai oleh DCX konverter dua output dengan efisiensi tinggi, dengan tegangan sekunder V1 dan V2. Dari Gambar, jelas bahwa tekanan tegangan post-regulator, yaitu, V1−V2, lebih rendah dari tegangan output Vo, yang akibatnya memungkinkan perangkat beralih dengan resistansi on yang lebih kecil serta kerugian beralih yang lebih rendah.
3.Perancangan Tahap LLC yang Dioperasikan Sebagai DCX.
Ketika tangki resonansi LLC dioperasikan pada frekuensi resonansi, rasio konversi tegangan menjadi idealnya independen dari beban aktual. Dengan kata lain, konverter LLC mempertahankan rasio konversi tegangan tetap dan menyesuaikan arusnya secara otomatis, sesuai dengan kondisi beban, berperilaku sebagai DCX. Dalam kondisi operasi ini, LLC menunjukkan efisiensi maksimum, dengan aliran daya reaktif minimum dan kondisi beralih tegangan nol (ZVS) dan beralih arus nol (ZCS) selalu terpenuhi . Perlu dicatat, operasi DCX dari LLC tidak memerlukan induktor resonansi eksternal, karena gain konversi tetap. Solusi setara berdasarkan FB-LLC resonan yang dirancang untuk beroperasi dalam rentang tegangan output yang sama diharapkan menunjukkan kerugian yang lebih tinggi daripada LLC dalam kondisi DCX permanen.
4.Kesimpulan
Kinerja konversi yang mencakup seluruh rentang daya dan tegangan telah dilaporkan secara eksperimental, menunjukkan efisiensi tinggi dalam berbagai kondisi operasi, dengan efisiensi puncak 98,63% pada tegangan output 500V dan daya yang ditransfer 7kW. Dalam aplikasi akhir, koneksi seri atau paralel dari beberapa modul dapat dipertimbangkan untuk penskalaan rating tegangan atau arus implementasi akhir, berkat output yang terisolasi. Studi masa depan mungkin termasuk pengontrol online untuk modulasi konverter optimal dan prosedur untuk perancangan komponen-komponen konverter, seperti induktor TBB output.
Sumber: IEEE Xplore
Pernyataan: Hormati asli, artikel yang baik layak dibagikan, jika terdapat pelanggaran silakan hubungi untuk dihapus
