Pil Şarj Uygulamaları için İki Aşamalı DC-DC yalıtılmış Dönüştürücü

     Bu makale, geniş bir pil voltajı aralığında yüksek verimlilik gerektiren elektrikli araç şarj uygulamaları için iki aşamalı dc-dc yalıtılmış bir dönüştürücü öneriyor ve analiz ediyor. Önerilen dönüştürme devresi, CLLC rezonans yapısına sahip ilk iki çıkışlı yalıtım aşamasından ve ikinci iki girişli buck düzenleyicisinden oluşmaktadır. İlk aşamanın transformatörü, iki çıkış voltajının ideal olarak pilin beslenmesi için beklenen minimum ve maksimum voltaja karşılık gelmesi şekilde tasarlanmıştır. Sonrasında, ikinci aşama önceki yalıtım aşaması tarafından sağlanan voltajları birleştirerek, tüm dönüştürücünün çıkış voltajını düzenler. İlk aşama her zaman rezonans frekansında çalıştırılır, sadece yalıtım sağlama ve en düşük kayıplarla sabit dönüşüm oranları sağlama işlevine sahiptir, ikinci aşama ise geniş bir pil voltajı aralığında çıkış voltajının düzenlenmesine izin verir. Genel olarak, çözümün geniş bir çıkış voltajı aralığında yüksek dönüştürme verimliliği gösterdiği görülmektedir.

1.Giriş.

    Küresel sera gaz emisyonları ve fosil yakıt tedarikinin ve tükenmesi hakkındaki endişeler nedeniyle birçok ülkede elektrikli ulaşım altyapısı gelişmektedir. Bu endişeler son zamanlarda elektrikli araçlar (EV'ler) talebinin üssel büyümesini tetiklemiştir. Bu yüksek talep, daha uzun menziller ve daha kısa şarj süreleri hedefiyle yeni nesil EV'lerin daha yüksek pil kapasiteleri ve şarj hızlarıyla geliştirmesine yol açmaktadır. Sonuç olarak, daha fazla güçle ve daha hızlı şarj ile daha yeni EV şarj istasyonlarına ihtiyaç duyulmaktadır.

2.Yapı ve Çalışma Prensibi.

    Şekilde gösterildiği gibi, önerilen iki aşamalı dönüştürücü, LLC rezonans dönüştürücüsüne dayalı ilk yalıtım aşamasından ve buck dönüştürücüsüne dayalı ikinci post-regülatör aşamasından oluşmaktadır. Bu post-regülatör, çıkış voltajının düzenlenmesinden sorumludur ve V1 ve V2 ikincil voltajları ile yüksek verimlilikli iki çıkışlı DCX dönüştürücü ile beslenir. Şekilden, post-regülatörün voltaj stresi, yani V1−V2, çıkış voltajı Vo'dan daha düşük olduğu görülüyor, bu da daha küçük on-çıkış dirençli anahtarlama cihazlarının kullanılmasına ve daha düşük anahtarlama kayıplarına olanak tanır.

3.DCX Olarak İşleyen LLC Aşamasının Tasarımı.

     LLC rezonans tankı rezonans frekansında çalıştırıldığında, voltaj dönüştürme oranı neredeyse yükten bağımsız hale gelir. Başka bir deyişle, LLC dönüştürücü sabit bir voltaj dönüştürme oranını korur ve yük koşullarına göre akımını otomatik olarak ayarlar, bir DCX gibi davranır. Bu çalışma şartında, LLC en yüksek verimliliğini gösterir, reaktif güç akışı en aza indirilir ve sıfır voltaj anahtarlama (ZVS) ve sıfır akım anahtarlama (ZCS) koşulları her zaman sağlanır. Not edilebilir ki, LLC'nin DCX işlemesi, dönüştürme kazancının sabit olduğu için dış rezonans bobini gerektirmez. Aynı geniş çıkış voltaj aralığı üzerinde çalışacak şekilde tasarlanmış bir rezonans FB-LLC tabanlı eşdeğer çözüm, sürekli DCX koşullarında LLC'den daha yüksek kayıplar göstermesi beklenir.

4.Sonuç

     Tüm güç ve voltaj aralıklarını kapsayan dönüştürme performansları deneysel olarak bildirilmiş, geniş bir çalışma şartları aralığında yüksek verimlilik göstermiştir, 500V çıkış voltajı ve 7kW aktarılan güçte zirve verimliliğin %98.63 olduğunu kaydetmiştir. Nihai uygulamalarda, yalıtılmış çıkış sayesinde, son uygulamanın voltaj veya akım derecelerini ölçeklendirmek için birden fazla modülün seri veya paralel bağlantıları düşünülebilir. Gelecekteki çalışmalar, optimal dönüştürücü modülasyonu için çevrimiçi kontrolörler ve dönüştürücünün bileşenlerinin, çıktı TBB bobinleri gibi, optimal tasarım prosedürleri dahil olabilir.

Kaynak: IEEE Xplore

Açıklama: Orijinali saygı gösterir, iyi makaleler paylaşılabilir, telif hakkı çağrıştırmaları varsa silinmesi istenebilir