Dvostopenjski DC-DC izolirani pretvornik za aplikacije nabiranja baterij

     Ta članek predlaga in analizira dvostopenjski DC-DC izolirani pretvornik za napajanje električnih vozil, kjer je potrebna visoka učinkovitost na širokem obsegu naponov baterij. Predlagana pretvorinska vezava vključuje prvi dvoizhodni izolacijski stopnjo z resonantno strukturo CLLC in drugo dvovhodno regulacijsko vezavo buck. Tranzformator prve stopnje je zasnovan tako, da njegova dva izhodna napetosti idealno ustrezata najnižji in najvišji pričakovani napetosti, ki se mora dostaviti bateriji. Nato druga stopnja kombinira napetosti, ki jih zagotavlja prejšnja izolacijska stopnja, za regulacijo izhodne napetosti celotnega pretvornika. Prva stopnja se vedno uporablja pri resonanci, s samo funkcijo zagotavljanja izolacije in fiksne pretvorinske razmerje z minimalnimi izgubami, medtem ko druga stopnja omogoča regulacijo izhodne napetosti na širokem obsegu naponov baterij. V skupnem merilu je pokazano, da rešitev značiljuje visoka učinkovitost pretvorbe na širokem obsegu izhodnih napetosti.

1.Uvod

    Električni prevoz pridobiva večjo podporo v mnogih državah zaradi naraščajočih skrbi glede globalnih emisij toplogrednih plinov in oskrbe ter isčrpanja fosilnih goriv. Te skrbi so nedavno pospešile eksponentni rast povpraševanja po električnih vozilih (EV). Tako veliko povpraševanje, združeno s trudom za daljše dosegljivosti in zmanjšanje časa polnjenja, spodbuja nove generacije EV, ki implementirajo višje kapacitete baterij in hitrejše stope polnjenja. Posledično so potrebne nove postaje za polnjenje EV, ki bi lahko zagotavljale večjo moč in hitreje kot kdaj koli prej.

2.Struktura in delovanje

    Kot je prikazano na Sliki, predlagani dvostopenjski pretvornik sestavlja prva izolacijska stopnja, temelječa na resonantnem pretvorniku LLC, in druga postregulacijska stopnja, temelječa na pretvorniku buck. Ta postregulator je odgovoren za regulacijo izhodne napetosti in je opremljen s visoko učinkovitim dvohodnim DCX pretvornikom, z sekundarnima napetostma V1 in V2. Iz Slike je očitno, da je napetostni stres postregulatorja, to je V1−V2, nižji od izhodne napetosti Vo, kar posledično omogoča uporabo preklopnih naprav z manjšim upornostjo pri vklopitvi in manjšimi izgubami pri preklopu.

3.Razvoj LLC Stopnje, Operirane kot DCX

     Ko je resonantni tank LLC operiran na frekvenci resonancije, postane razmerje pretvorbe napetosti idealno neodvisno od dejanskega opta. Drugače povedano, LLC pretvornik ohranja konstantno razmerje pretvorbe napetosti in avtomatsko prilagaja svojo tokovno velikost glede na stanje opta, veden kot DCX. V tej operacijski situaciji LLC prikazuje svojo največjo učinkovitost, z minimalnim pretokom reaktivne moči in zadoščanjem pogojem ZVS (zero-voltage switching) in ZCS (zero-current switching). Opomba, DCX operacija LLC ne zahteva zunanje resonantne indukcije, ker je pretvorinsko razmerje fiksno. Enakovredna rešitev, temelječa na resonantnem FB-LLC, zasnovanem za delovanje na enakem širokem obsegu izhodnih napetosti, bi verjetno prikazovala višje izgube kot LLC v stalnih DCX pogoji.

4.Zaključek

     Pretvorinske zmogljivosti, ki zajemajo celoten obseg moči in napetosti, so bile eksperimentalno poročane, prikazujoci visoko učinkovitost na širokem obsegu delovnih pogojev, z vrhunsko učinkovitostjo 98,63% pri izhodni napetosti 500V in preneseni moči 7kW.   V končnih aplikacijah je mogoče upoštevati serije ali vzporedne povezave več modulov za merila napetosti ali tokov v končni implementaciji, zaradi izoliranega izhoda.   Prihodnje študije bi lahko vključile on-line nadzorne sisteme za optimalno modulacijo pretvornika in postopke za optimalno dizajn komponent pretvornika, kot so izhodni TBB induktorji.

Vir: IEEE Xplore

Izjava: Spoštujemo original, dobre članke je vredno deliti, če je pravica do avtorskega varstva kršena, prosim kontaktirajte za brisanje