PI denetleyici kullanarak LLC resonant dönüştürücünün farklı topolojilerinin analizi ve simülasyonu
Analysis and simulation of different topologies of LLC resonant converter using PI controller
- Tez No: 672081
- Danışmanlar: DR. ÖĞR. ÜYESİ NEZİHE YILDIRAN
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Mekatronik Mühendisliği, Mechatronics Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2020
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Bahçeşehir Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Mekatronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: Belirtilmemiş.
Özet
Sınırlı fosil kaynak rezervi ve bunların çevresel etkenlerinden dolayı elektrikli araç ve hibrit elektrikli araç teknolojilerine yönelik yükselen bir eğilim görmekteyiz. Elektrikli araçların elektrifikasyonu hala devam ediyor. Elektrikli araçların ticarileştirilmesindeki en önemli engellerden biri de bataryaların şarj edilmesidir. Regüle çıkış voltajı ve akım elde edebilmek için farklı topolojilerde DC-DC dönüştürücüler önerilmekte ve kullanılmaktadır. Geleneksel DC-DC dönüştürücü topolojilerine ve seri ya da paralel rezonans dönüştürücü yapılarına kıyasla endüktans-endüktans-kapasitör (LLC) rezonans DC-DC dönüştürücü öne çıkan avantajlarından dolayı daha cazip hale gelmiştir. LLC rezonans dönüştürücülerin özellikleri olarak elektromanyetik parazitlenmelerinin düşük olması, daha yüksek güç yoğunluğu elde edilebilmesi, daha yüksek anahtarlama frekanslarında tasarlanabilmeleri, geniş bir giriş ve çıkış gerilim aralığında dar anahtarlama frekansı değişimi ve yüksek verimle çalışabilmeleri sayılabilir. Ayrıca, LLC rezonans devreler sıfır gerilimde anahtarlama yöntemiyle anahtarlama kaybını azaltır ve sıfır akımda anahtarlama yoluyla çıkış doğrultucusunun verimini arttırır. Bu çalışma, batarya şarjlı elektrikli araçlarda kullanılan farklı topolojilerdeki LLC rezonans dönüştürücülerini mukayese etmektedir. Birincil harmonik yaklaşım modeli DC gerilim transfer fonksiyonunu elde etmek ve LLC rezonans dönüştürücülerinin kazanç karakteristiklerini analiz etmek için gerekli olan eş devre parametrelerini belirlemek amacıyla kullanılmaktadır. Topolojilerin devre şemaları, rezonans dönüştürücü yapılarında önemli yer kaplayan parametrelerin detaylı tasarım hesaplamaları, devrelerin performansını göstermek için topolojilerin simülasyon sonuçları sırasıyla gösterilmiştir. Bütün topolojilerde simülasyon modeli MATLAB programında oluşturulmuş ve sabit çıkış voltajı elde etmek için oransal integral kontrolörü kullanılarak gerçekleştirilmiştir. LLC rezonans devresi 305-345V aralığındaki giriş voltajı, 36-58V aralığındaki çıkış voltajı ve 700W değerindeki çıkış gücü için tasarlanmıştır. Yapı, verimlilik ve ani yük değişikliklerine verilen cevap bakımından LLC rezonans dönüştürücülerinin halihazırdaki topolojilerinin arasındaki performans farklılıklarını göstermek için analitik ve simülasyonlu sonuçları da bu çalışmada sunulmuştur. Anahtar sözcükler—batarya şarj cihazı, elektrikli araç, birincil harmonik yaklaşım, LLC rezonans dönüştürücüler, oransal integral kontrolör.
Özet (Çeviri)
There is an increasing trend in electric vehicle (EV) and hybrid electric vehicle technologies because of limited fuel sources and environmental concerns. The electrification of EVs is still in progress. One of the important barriers in EVs commercialization is the charging of batteries. Various topologies and schemes of DC-DC converters have been proposed and used in EV battery charging to obtain regulated output voltage and current. Over the conventional dc-dc converter topologies and the series or the parallel resonant converter structure, the inductor-inductor-capacitor (LLC) resonant DC-DC converter becomes the most appealing design due to its advantages. The features of the LLC resonant converter are low electromagnetic interference (EMI), can obtain high-power density, can be designed at very high switching frequencies, can operate for wide input and output voltage range with narrow the switching frequency variation, and high efficiency. Moreover, the LLC resonant circuit reduces the switching loss through zero-voltage switching (ZVS) and the zero-current switching (ZCS) which improves the efficiency of the output rectifier. This study compares different topologies of LLC resonant converter in battery-charging electric vehicle. First Harmonic Approximation (FHA) model is used to determine the equivalent circuit parameters which are necessary to obtain the DC voltage transfer function, and to analyze the gain characteristics of the LLC resonant converter. The schematics of the topologies, the detailed design calculation of the parameters that are important in the resonant converter structure, the simulations result of topologies in order to show the circuit performance are presented, respectively. The simulation model is realized for whole topologies with a proportional integral (PI) controller to obtain a constant output voltage using MATLAB. LLC resonant circuit is designed for the input voltage range of 305-345V, output voltage range of 36-58V, and output power of 700W. Analytical and simulation results are included in this study to illustrate the performance differences among the presented topologies of LLC resonant converter in terms of structure, efficiency, and dynamic response at sudden load changes. Keywords—battery charger, electric vehicle, first harmonic approximation, LLC resonant converters, PI controller.
Benzer Tezler
- Seri rezonans dönüştürücü tabanlı kesintisiz güç kaynağı tasarımı ve analizi
Design and analysis of series resonant converter based uninterruptible power supply
MAHAMAT CHETİMA ABATCHA
Yüksek Lisans
Türkçe
2023
Elektrik ve Elektronik MühendisliğiEge ÜniversitesiElektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DR. ÖĞR. ÜYESİ ÖZKAN AKIN
- Pisagor bulanık benzerlik ölçüsü ve optimizasyon algoritmaları kullanarak denetleyici parametrelerinin ayarlanması
Tuning of controller parameters using Pythagorean fuzzy similarity measure and optimization algorithms
MURAT AKDAĞ
Yüksek Lisans
Türkçe
2022
Elektrik ve Elektronik MühendisliğiTokat Gaziosmanpaşa ÜniversitesiElektrik ve Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DR. ÖĞR. ÜYESİ MEHMET SERHAT CAN
- İntegratörlü ve kararsız süreçler için maksimum hassasiyet kullanarak I-PD denetleyici tasarımı
I-PD controller design for integarting and unstable processes based on maximum sensitivity
RIDVAN KENANOĞLU
Yüksek Lisans
Türkçe
2023
Elektrik ve Elektronik MühendisliğiDicle ÜniversitesiElektrik ve Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. İBRAHİM KAYA
- Improving maximum power point tracking MPPT using different controller techniques
Farklı denetleyici teknikleri kullanarak maksimum güç noktası takip MPPT'nin iyileştirilmesi
AHMED RASHID MADGHASH AL-JABARI
Yüksek Lisans
İngilizce
2022
Elektrik ve Elektronik MühendisliğiÇankırı Karatekin ÜniversitesiElektrik ve Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. FATİH KORKMAZ
- Matris çeviriciden beslenen bir asenkron motor sürücüsünün tasarımı ve kontrol algoritmalarının uygulamasında yeni bir yaklaşım
Design of an induction motor drive fed by a matrix converter and a novel approach in application of control algorithms
EBUBEKİR ERDEM
Doktora
Türkçe
2007
Elektrik ve Elektronik MühendisliğiFırat ÜniversitesiElektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF.DR. SEDAT SÜNTER
YRD. DOÇ. DR. YETKİN TATAR