Batarya şarj sistemleri için güç dönüştürücüsü analizi, tasarımı ve simülasyonu
Power converter analysis, design and simulation for battery charging systems
- Tez No: 807206
- Danışmanlar: DR. ÖĞR. ÜYESİ ERDEM AKBOY
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Elektrik ve Elektronik Mühendisliği, Electrical and Electronics Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2023
- Dil: Türkçe
- Üniversite: Yıldız Teknik Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Elektrik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Elektrik Makinaları ve Güç Elektroniği Bilim Dalı
- Sayfa Sayısı: 63
Özet
Tam köprü türü izoleli DA-DA dönüştürücüler, anahtarlamalı güç kaynakları, kaynak makinaları ve batarya şarj sistemleri gibi endüstriyel uygulamalarda yaygın bir şekilde kullanılmaktadır. Bunun yanı sıra, batarya şarj sistemlerinde, şebeke ile batarya arasında galvanik izolasyon sağlamakta olup sıkça tercih edilmektedir. Tam köprü (TK, FB) türü dönüştürücülerde, güç anahtarlarının anahtarlanması sırasında meydana gelen enerji kayıpları, trafonun kaçak endüktansı ve güç anahtarlarının kaçak kapasitansları gibi faktörler parazitik salınımların yüksek seviyelere ulaşmasına neden olur. Bu tür uygulamalarda, Yumuşak Anahtarlama (YA, SS) teknikleri kullanılarak anahtarlama kayıplarının azaltılması, güç elemanlarının akım ve gerilim streslerinin düşürülmesi, böylece devre verimi için veya güç yoğunluğunun artırılması ve Elektro Manyetik Girişimin (EMG, EMI) azaltılması sağlanmaktadır. Tam köprü türü DA-DA dönüştürücülerde, faz kaydırmalı Darbe Genişlik Modülasyonu (DGM, PWM) kontrol yöntemi kullanılarak YA, ilave devre gerektirmeden sağlanmaktadır. Faz kaydırma PWM yöntemi ile güç anahtarlarının iletime girmede Sıfır Gerilim Geçişi (SGG, ZVT) sağlanarak yüksek frekansta çalışılır ve güç yoğunluğu artar. Böylece Tam köprü türü izoleli DA-DA dönüştürücü, Elektrikli araç (EA, EV) teknolojisinde kullanılan batarya şarj üniteleri için yaygın ve uygun seçenektir. Bu tez çalışmasında, yumuşak anahtarlama kavramının temel prensipleri açıklanmış, tam köprü türü faz kaydırmalı PWM DA-DA dönüştürücünün çalışma prensibi anlatılmış ve örnek bir dönüştürücünün analiz ve tasarımı yapılmıştır. Kararlı hal analiz ve tasarımı yapılan devrenin, giriş gerilimi 390 Vda, 50 kHz anahtarlama frekansı ve çıkış gücü 500 W (48 V / 10A) çıkış için PSIM programında simülasyonu yapılmıştır. Simülasyon sonuçlarının, kararlı hal analiz ve tasarım sonuçları ile uyumlu olduğu görülmüştür.
Özet (Çeviri)
Full-bridge isolated DC-DC converters are widely used in industrial applications such as switch-mode power supplies, welding machines, and battery charging systems. Additionally, they are commonly preferred in battery charging systems to provide galvanic isolation between the grid and the battery. In full-bridge (FB) type converters, factors such as energy losses during power switch transitions, transformer leakage inductance, and power switch parasitic capacitances contribute to high levels of parasitic oscillations. In such applications, Soft Switching (SS) techniques are utilized to reduce switching losses, decrease current and voltage stresses on power devices, improve circuit efficiency, increase power density, and minimize Electromagnetic Interference (EMI). In full-bridge isolated DC-DC converters, Soft-Switching is achieved using Phase-Shifted Pulse Width Modulation (PWM) control technique without requiring additional circuits. By employing phase shifted PWM, Zero Voltage Transition (ZVT) is achieved during power switch turn-on, allowing for operation at high frequencies and increased power density. Therefore, the full-bridge isolated DC-DC converter is a common and suitable choice for battery charging units used in Electric Vehicle (EV) technology. In this thesis, the fundamental principles of soft switching are explained, the operating principle of a full-bridge phase-shifted PWM DC-DC converter is described, and the analysis and design of a sample converter are conducted. The designed circuit is simulated in the PSIM program for stable state analysis and design with an input voltage of 390 Vdc, a switching frequency of 50 kHz, and an output power of 500 W (48 V / 10A) output. The simulation results are found to be consistent with the stable state analysis and design outcomes.
Benzer Tezler
- Development and management of a fuel cell/battery/ultra-capacitor hybrid system through a multi-phase multi-input converter
Bir çok fazlı çok girişli dönüştürücü ile yakıt hücresi – batarya - ultrakapasitör hibrit sisteminin geliştirilmesi ve yönetilmesi
AYKUT CAN
Yüksek Lisans
İngilizce
2021
Elektrik ve Elektronik MühendisliğiDüzce ÜniversitesiFen Bilimleri Ana Bilim Dalı
DR. ÖĞR. ÜYESİ FURKAN AKAR
- Yüksek verimli çift yönlü çok fazlı çok girişli bir dc-dc dönüştürücünün deneysel olarak gerçeklenmesi
Experimental implementation of a high efficiency bidirectional multi-phase multi-input dc-dc converter
SEBAHATTİN YALÇIN
Yüksek Lisans
Türkçe
2019
Elektrik ve Elektronik MühendisliğiDüzce ÜniversitesiElektrik-Elektronik ve Bilgisayar Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DR. ÖĞR. ÜYESİ FURKAN AKAR
- Yeni bir yumuşak anahtarlamalı, yüksek güç faktörlü ve yüksek verimli tek fazlı ac-dc dönüştürücünün geliştirilmesi ve gerçekleştirilmesi
Developing and application of a new soft-switched single phase ac-dc converter with high power factor and high efficiency
SUAT YILDIRMAZ
Doktora
Türkçe
2016
Elektrik ve Elektronik MühendisliğiYıldız Teknik ÜniversitesiElektrik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. HACI BODUR
- Newton-Raphson based load flow analysis of AC/DC distribution systems with distributed generation
Dağıtık üretimli AA/DA dağıtım sistemlerinin Newton-Raphson tabanlı yük akışı analizi
FERHAT EMRE KAYA
Yüksek Lisans
İngilizce
2019
Elektrik ve Elektronik MühendisliğiOrta Doğu Teknik ÜniversitesiElektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ALİ NEZİH GÜVEN
- A holistic design optimization method for LLC converters in light electric vehicle chargers
Hafif elektrikli araç şarj cihazlarındaki LLC dönüştürücüler için bütünsel bir tasarım optimizasyon yöntemi
ABDULSAMED LORDOĞLU
Doktora
İngilizce
2024
Elektrik ve Elektronik Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiElektrik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. DERYA AHMET KOCABAŞ
DOÇ. DR. MEHMET ONUR GÜLBAHÇE