Dvostepeni DC-DC izolovani pretvarač za primene u punjenju baterija

     Ovaj rad predlaže i analizira dvostepeni DC-DC izolovani pretvarač za primenu u nabavljanju električnih vozila, gde je potrebna visoka efikasnost na širokom opsegu naponih baterija. Predložena pretvarajuća shema sastoji se od prvog izolacionog stadijuma sa CLLC rezonantnom strukturom i drugog stadijuma regulacionog pretvarača sa dva ulaza. Transformator prvog stadijuma je dizajniran tako da njegovi dva izlazna napona idealno odgovaraju minimalnom i maksimalnom očekivanom naponu koji treba snabdit bateriju. Zatim, drugi stadijum kombinuje napone pružene prethodnim izolacionim stadijumom kako bi regulisao izlazni napon celokupnog pretvarača. Prvi stadijum se uvek operiše na rezonanciji, sa jedinom funkcijom pružanja izolacije i fiksne konverzijske razmerice sa minimalnim gubitcima, dok drugi stadijum dozvoljava regulaciju izlaznog napona na širokom opsegu naponih baterija. Uz to, pokazano je da rješenje ima visoku konverzijsku efikasnost na širokom opsegu izlaznih napona.

1.Uvod.

    Električni transport zauzima sve veći prostor u mnogim zemljama zbog porastu zabrinutosti oko globalnih emisija stakleničkih plinova i oskudice fosilnih goriva. Ove zabrinutosti su nedavno potakle eksponencijalni porast potražnje za električnim vozilima (EV). Tako visoka potražnja uz kombinaciju sa stremljenjem ka dužim dostiglim rasponima i smanjenom vremenu punjenja potiče nove generacije EV-a koje implementiraju veće kapacitete baterija i brže stopa punjenja. Kao posledica, potrebni su novi EV punioci kako bi snabdivali više snage, brže nego ikada ranije.

2.Struktura i princip rada.

    Kao što je prikazano na Slici, predloženi dvostepeni pretvarač sastoji se od prvog izolacionog stadijuma temeljenog na LLC rezonantnom pretvaraču, i drugog stadijuma post-regulatora temeljenog na buck pretvaraču. Taj post-regulator je odgovoran za regulaciju izlaznog napona i snabdjeven je visokoefikasnim dvoinoznim DCX pretvaračem, sa sekundarnim napajanjem V1 i V2. Sa Slike je jasno da je naponska opterećenost post-regulatora, to jest, V1−V2, manja od izlaznog napona Vo, što omogućava korišćenje prekidnih uređaja sa manjom otpornoscu u upaljenom stanju, kao i smanjenim gubitcima pri preklapanju.

3.Dizajn LLC stadijuma koji se operiše kao DCX.

     Kada se LLC rezonantni spremnik operiše na rezonantnoj frekvenciji, omjer konverzije napona postaje idealno nezavisan od stvarnog opterećenja. Drugim rečima, LLC pretvarač održava konstantan omjer konverzije napona i automatski prilagođava svoju struju, prema uslovima opterećenja, ponašajući se kao DCX. U ovom režimu rada, LLC pokazuje svoju maksimalnu efikasnost, sa minimalnim protokom reaktivne snage i uvijek zadovoljivim uslovima preklapanja pri nultoj naponskoj razlici (ZVS) i nultoj strujnoj razlici (ZCS). Važno je napomenuti da operacija LLC-a kao DCX ne zahteva vanjski rezonantni induktor, jer je koeficijent konverzije fiksiran. Ekvivalentno rešenje temeljeno na rezonantnom FB-LLC dizajniranom da radi na istom širokom opsegu izlaznih napona očekuje se da ima veće gubitke od LLC-a u stalnim DCX uslovima.

4.Zaključak

     Konverzijske performanse koje pokrivaju ceo opseg snage i napona su eksperimentalno prikazane, pokazujući visoku efikasnost na širokom opsegu radnih uslova, sa vrhunskom efikasnošću od 98,63% na izlaznom naponu od 500V i prenesenoj snazi od 7kW. U konačnim aplikacijama, serijalne ili paralelne konekcije više modula mogu biti razmatrane za skaliranje naponskih ili strujnih karakteristika konačne implementacije, zahvaljujući izolovanom 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: Poštovanje originala, dobre članke vredno je deliti, ako postoji kršenje autorskih prava kontaktirati zamolbu za brisanje