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交叉提高变换器拓扑的比较对插电式混合动力汽车的电池充电电压倍增器

Dr.R.Seyezhai1,V.Aarthi2 *
  1. 副教授,EEE, SSN工程学院,钦奈,印度泰米尔纳德邦,
  2. PG学生,EEE, SSN工程学院,钦奈,印度泰米尔纳德邦,
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文摘

摘要三种不同拓扑结构的电压倍增器细胞交叉提升转换器(IBC)充电的充电式混合动力电动汽车(PHEV)。直流-直流提升转换器用于升压电压。交叉结构是用来减少输入纹波电流,输出电压纹波,功率损耗和降低输入电流的插电式混合动力汽车的电池。电压倍增器细胞是用来减少狭窄的断开一段时间。三个拓扑比较摘要:1)交叉提升转换器2)交叉提升转换器与二极管电容倍增器iii)交叉提升转换器开关电容和耦合线圈。模拟的研究提出了拓扑在MATLAB环境下进行。各种性能参数进行了比较和选择最好的拓扑是插电式混合动力汽车的电池充电。验证的结果。



关键字
IBC;电压乘法器模块;插电式混合动力汽车

介绍
混合动力电动汽车是由制造商beingdeveloped减少二氧化碳排放,减少常规能源消耗的燃料。最近,汽车制造商正在开发插电式混合动力电动汽车(PHEV),减少了环境污染[1]。这些车辆的AC / DC变换器供电从商业电力供应车载充电器和DC / DC变换器供电其配件。由于充电时间的限制和限制空间,设计的DC / DC转换器必须有效[2]。
交叉提升转换器(IBC)是从事这项工作的输入电压升压被转换成直流整流器。两阶段交叉结构采取了这项研究,因为增加阶段提高效率的数量但转换器的设计变得复杂。因此,两相结构者优先。交叉结构有两个电感并联连接,所以当前路径被分为两个传导损失可以减少从而提高系统的整体效率η[3]。
IBC的责任比选为0.6,因为它给出了最大效率。波纹减少工作周期的函数。因为两个阶段输出电容器相结合,有效的脉动频率是翻了一倍,使波纹减少更容易[4]。由于输出纹波频率的两倍的各个阶段和rms当前值低,大小和评级的被动元件使用可以大大减少。
电压倍增器细胞是用来避免窄断开时间和减少纹波电流。交叉结构用于输入端分配电流和电压倍增器细胞在输出端实现升压增益高。
拓扑结构之间的比较是基于各种参数,如输入纹波电流,输出电压纹波,获得的转换器和最好的一个选择是使用车载电池充电器的整流器。的主要目标是获得一个高增益转换器与降低输入电流纹波,减少输出电压纹波。

IBC拓扑
答:基本交叉提升转换器:
传统两阶段提高变换器由两个单提高转换器连接在平行,如图1所示。
每个开关都是封闭的,差360 / n, n是阶段的数量,因为这两个,开关是封闭的相位差为1800。使用IBC代替传统的提高转换器降低了约40%的THD PHEV [5]。
操作:
首先打开设备时S1,电感中的电流摘要意思线性增加。在此期间能源存储在电感L1。S1是关闭时,二极管D1进行和储能电感坡道与斜坡基于输入和输出电压之间的区别。电感开始放电和传输电流通过二极管的负载。半交换周期后S1, S2也打开完成相同周期的事件。
责任周期的转换比率是一个函数关系如下:
方程
输入电压Vin,半是输出电压和D是责任比例。
b . IBC二极管电容倍增器:
二极管电容倍增器细胞有助于放大电压转化率,避免极端的占空比。设备上的电压应力并不在这个拓扑[6]。这一个阶段的电压倍增器细胞是用来降低复杂性。IBC的线路图与二极管电容乘法器单元如下:
操作:
四个模式的操作可以解释。
模式1:
在t = t0,开关S1,因此二极管D0。开关S2也在因此D1。目前增加的线性最小值在t0和当前il2增加线性itsmaximum t1值。iC1是零,uc1保持不变。
模式2:
删除开关S2的控制信号;因此,二极管D1。开关S1二极管D0关掉。目前摘要意思仍然线性增加,电感L2指控C1然后开关S2是封闭的。
模式3:
模式3操作类似于模式1。
模式4:
在t = t3,开关S1是封闭的,二极管D0打开。开关S2继续和当前摘要意思开始减少线性通过C1出院。然而,当前il2仍然线性增加。t4的结束是一个开关周期Ts。
DCM的切换模式如下:
这里的转化率是由:
方程
情况和印尼的输入和输出电压和n是乘数效应细胞的数量。
c . IBC切换电容和耦合线圈
这里的电压乘法器模块包括切换电容和耦合电感器。使用切换电容器为IBC让重复的电压增益,但耦合线圈如果不是使用限制了电压增益。相对的,如果使用耦合电感随着IBC电压增益高和可调但没有切换电容器电压增益是普通的[7]。所以我们都融入高升压电路获得增益,效率高、低压压力。
这个拓扑的线路图如下:
耦合电感器扩展升压转换比而切换电容器提供额外的电压转换比率。耦合电感降低核心电路中损失。这里的电压转换比率是由:
方程
签证官和Vin的输入和输出电压和n是电压乘法器模块的数量(VMM)。
操作:
这个电路的操作可以解释在8个模式:
模式1:
在时间t = t0,开关S2仍在国家和S1开始打开。耦合电感释放储存能量的输出端通过二极管Df2向前发展。二极管Dc1, Dc2 Db1、Db2和Df1逆转的偏见。电感L1转移能量的二次侧耦合线圈。
模式2:
在t = t1,电源开关S1和S2保持状态,和所有的二极管是相反的偏见。电流通过漏电感L1和L2都是线性由于充电增加了输入电压Vin来源。
模式3:
在t = t2, S1在国家s2开始关掉。二极管Dc1, Db1、Df2是相反的偏见。二极管Dc1, Db1 Df2是相反的偏见。能量存储在L2是转移到二次侧耦合线圈。通过耦合线圈电流流向输出通过逆程二极管Df1电容器C3。电源开关上的电压应力S2夹了这套等于输出电压。
模式4:
在t = t3,当前iDc2自然减少了由于磁化电流分布为零,因此,二极管反向恢复损失是缓解和传导损失减少。两个功率开关和二极管除了箝位二极管Dc2留在之前的状态。
模式5:
在t = t4,电源开关S1仍然在国家,和其他电源开关S2开始打开。二极管Dc1, Dc2 Db1、Db2和Df2逆转的偏见。耦合电感迅速释放储存能量的输出终端。因此,电感L2仍然转移能量的二次侧耦合电感器。
模式6:
在t = t5,电源开关S1和S2保持状态,和所有的二极管是相反的偏见。电流通过电感L1和L2都是线性由于充电增加了输入电压Vin来源
模式7:
在t = t6, S2状态,和S1开始关掉。二极管Dc2, Db2和Df1反向偏置。电源开关上的电压应力S1夹了夹电容器Cc2等于提高变频器的输出电压。电感L1和电容器Cc1释放能量输出终端。因此,Vc1获得双提高变频器的输出电压。
模式8:
在t = t7,当前iDc1自然下降为零,因此二极管反向恢复损失是缓解。
d设计方程:电容和电感的设计使用公式如下:
一个¯‚·电容器的值有:
方程
V0输出电压吗
T是时间
R是阻力
ΔV0输出电压的纹波
D是责任比例
一个¯‚§电感的值从:
方程
在输入电压Vin
fs是开关频率
ΔIL电感是涟漪内容
e .仿真结果:
三个拓扑在MATLAB模拟以下参数常数的三种拓扑结构:
仿真结果的三种拓扑如下:
得到的输出电压95 v与交叉提高转换器。图五。andfig 6。显示了输出电压波形和输出电压脉动波形得到拓扑。
IBC生产二极管电容乘法器的输出电压176 v。输出电压波形和输出电压纹波的波形在Matlab得到拓扑图7所示。在图8所示。分别。
得到的输出电压IBC 173 v开关电容和耦合线圈。输出波形和输出电压纹波的波形表示在图9所示。和图10所示。分别。

推论:
三种拓扑结构的比较表明,尽管输出电压纹波和二极管电容乘法器的输入电流纹波小高于其他三个拓扑中,它是最优的,因此对插电式混合动力汽车的电池充电应用选择。

f .结论:
各种拓扑结构的电压倍增器细胞本文模拟和比较的基础上,完成各种参数。IBC的二极管电容倍增器提议是最好的使用随着PHEV的整流器减少输入电流和输出电压纹波,这样被动元件如电感和电容的大小减少。紧凑和高效直流/直流转换器可以开发。

确认
我非常感谢Dr.R。EEEDepartment Seyezhai,副教授,我的上司提供我在她的支持下,在实现这个项目的指导和鼓励。
我也感谢Mr.Vigneshwaran CRF基金会的资助我的项目和支持它的财务状况。

表乍一看
表的图标 表的图标
表1 表2

数据乍一看
图1 图2 图3 图4 图5
图1 图2 图3 图4 图5
图1 图2 图3 图4 图4
图6 图7 图8 图9 图10

引用