ตัวแปลงไฟฟ้ากระแสตรงสองขั้นตอนสำหรับการชาร์จแบตเตอรี่

     บทความนี้เสนอและวิเคราะห์ตัวแปลงกระแสตรงสองระดับที่แยกจากกันสำหรับการประยุกต์ใช้ในการชาร์จรถยนต์ไฟฟ้า ซึ่งต้องการประสิทธิภาพสูงในช่วงกว้างของแรงดันแบตเตอรี่ วงจรแปลงที่เสนอประกอบด้วยขั้นตอนแรกของการแยกออกเป็นสองเอาต์พุตโดยมีโครงสร้างเรโซแนนซ์ CLLC และขั้นตอนที่สองคือรีกูลเลเตอร์บักแบบสองอินพุต ทรานส์ฟอร์เมอร์ในขั้นตอนแรกถูกออกแบบให้แรงดันเอาต์พุตสองค่าสอดคล้องกับแรงดันที่คาดหวังขั้นต่ำและสูงสุดที่จะจ่ายให้กับแบตเตอรี่ จากนั้น ขั้นตอนที่สองจะรวมแรงดันที่ให้มาจากระยะเวลาการแยกก่อนหน้านี้เพื่อรีกูลเลตแรงดันเอาต์พุตของตัวแปลงทั้งหมด ขั้นตอนแรกทำงานอยู่ที่ความถี่เรโซแนนซ์เสมอ มีหน้าที่เพียงแค่ให้การแยกและการแปลงอัตราส่วนคงที่ด้วยการสูญเสียขั้นต่ำ ในขณะที่ขั้นตอนที่สองอนุญาตให้มีการควบคุมแรงดันเอาต์พุตในช่วงกว้างของแรงดันแบตเตอรี่ โดยรวมแล้ว ได้แสดงให้เห็นว่าวิธีการนี้มีประสิทธิภาพการแปลงสูงในช่วงกว้างของแรงดันเอาต์พุต

1.บทนำ

    การขนส่งด้วยไฟฟ้ากำลังได้รับความนิยมมากขึ้นในหลายประเทศ เนื่องจากความกังวลเกี่ยวกับการปล่อยก๊าซเรือนกระจกโลกและการขาดแคลนเชื้อเพลิงฟอสซิล การกังวลเหล่านี้ได้ผลักดันการเติบโตแบบเอ็กซ์โพเนนเชียลของความต้องการรถยนต์ไฟฟ้า (EVs) ความต้องการสูงเช่นนี้พร้อมกับการพยายามเพิ่มระยะทางและความเร็วในการชาร์จกำลังผลักดันรถยนต์ไฟฟ้ารุ่นใหม่ที่มีความจุแบตเตอรี่และความเร็วในการชาร์จที่สูงขึ้น ดังนั้น สถานีชาร์จ EV ใหม่จำเป็นต้องจ่ายพลังงานได้มากขึ้นและรวดเร็วขึ้นกว่าเดิม

2.โครงสร้างและหลักการทำงาน

    จากที่แสดงในแผนผัง ตัวแปลงสองระดับที่เสนอประกอบด้วยขั้นตอนแรกของการแยกโดยใช้ตัวแปลงเรโซแนนซ์ LLC และขั้นตอนที่สองคือรีกูลเลเตอร์บัก รีกูลเลเตอร์นี้มีหน้าที่ควบคุมแรงดันเอาต์พุตและได้รับการจ่ายไฟโดยตัวแปลง DCX ที่มีประสิทธิภาพสูง ซึ่งมีแรงดันรอง V1 และ V2 จากแผนผัง จะเห็นได้ว่าความเครียดแรงดันของรีกูลเลเตอร์ คือ V1−V2 น้อยกว่าแรงดันเอาต์พุต Vo ซึ่งทำให้สามารถใช้อุปกรณ์สวิตช์ที่มีความต้านทานขณะเปิดต่ำลงและมีการสูญเสียจากการสวิตช์น้อยลง

3.การออกแบบขั้นตอน LLC ที่ทำงานเป็น DCX

     เมื่อถังเรโซแนนซ์ LLC ทำงานที่ความถี่เรโซแนนซ์ อัตราส่วนการแปลงแรงดันจะกลายเป็นอิสระจากโหลดจริง กล่าวคือ ตัวแปลง LLC รักษาอัตราส่วนการแปลงแรงดันคงที่และปรับกระแสตามสภาพโหลด ทำงานเหมือน DCX ในสภาพการทำงานนี้ LLC แสดงประสิทธิภาพสูงสุดด้วยการไหลของพลังงานปฏิกิริยาต่ำสุดและเงื่อนไขการสวิตช์แรงดันศูนย์ (ZVS) และการสวิตช์กระแสศูนย์ (ZCS) ตลอดเวลา ที่สำคัญ การทำงาน DCX ของ LLC ไม่จำเป็นต้องใช้อิน덕เตอร์เรโซแนนซ์ภายนอก เนื่องจากอัตราส่วนการแปลงคงที่ วิธีการเทียบเคียงที่ใช้ FB-LLC ที่ออกแบบให้ทำงานในช่วงกว้างของแรงดันเอาต์พุตนั้นคาดว่าจะมีการสูญเสียสูงกว่า LLC ในสภาพการทำงาน DCX อย่างถาวร

4.สรุป

     ประสิทธิภาพการแปลงที่ครอบคลุมทั้งช่วงกำลังและแรงดันได้ถูกรายงานอย่างทดลอง แสดงให้เห็นประสิทธิภาพสูงในช่วงกว้างของสภาพการทำงาน บันทึกประสิทธิภาพสูงสุดที่ 98.63% ที่แรงดันเอาต์พุต 500V และกำลังที่ถ่ายโอน 7kW ในแอปพลิเคชันสุดท้าย การเชื่อมต่อแบบอนุกรมหรือขนานของโมดูลหลายตัวอาจถูกพิจารณาเพื่อขยายระดับแรงดันหรือกระแสของการดำเนินการสุดท้าย ขอบคุณที่มีเอาต์พุตที่แยกจากกัน การศึกษาในอนาคตอาจรวมถึงตัวควบคุมออนไลน์สำหรับการปรับเปลี่ยนตัวแปลงที่เหมาะสมและกระบวนการในการออกแบบองค์ประกอบของตัวแปลง เช่น อิน덕เตอร์ TBB ที่เอาต์พุต

แหล่งที่มา: IEEE Xplore

คำแถลง: ให้ความเคารพต่อต้นฉบับ บทความที่ดีควรแบ่งปัน หากละเมิดสิทธิ์โปรดติดต่อเพื่อลบ