18033

18033

طراحي و شبيه سازي يك متعادل كننده باتري براي ماهواره مدار ژئو با سرعت و بازدهي بالا

كارشناسي ارشد

الكترونيك

آذر ماه 1394

دكتر شهرام محمد نژاد

برق

امروزه در بسياري از كاربردهايي كه دسترسي به انرژي برق به صورت مستقيم امكان پذير نمي باشد از عناصر ذخيره كننده انرژي مانند باتري ها استفاده مي شود. باتري ها براي تامين مقدار انرژي مورد نياز از به هم پيوستن چندين سلول بصورت سري و موازي ساخته مي شوند. يكي از كاربردهايي كه در آن به شدت به باتري نياز است ماهواره مي¬¬¬باشد. ماهواره ها عموما توان مورد نياز خود را از طريق سلول هاي خورشيدي دريافت مي كنند. ماهواره ژئو در مدار خود در يك 24 ساعت حداكثر 72 دقيقه نور خورشيد را نداشته و اصطلاحا در محدوده خورشيد گرفتگي قرار دارد به همين دليل سيستم توان ماهواره را مجهز به باتري مي كنند تا در اين مدت توان مورد نياز ماهواره را تامين كند. باتري ها براي عملكرد مطلوب نياز به يك سيستم مديريتي دارند تا در طول دوره ماموريت ماهواره بتوانند عملكرد مطلوب را داشته باشند. يك سيستم مديريت باتري (BMS) بايد بتواند اعمال مانيتورينگ، محافظت از سلول هاي باتري، تخمين وضعيت باتري، حداكثر كردن عملكرد باتري و ارتباط با وسايل خارجي را فراهم كند. در باتري هاي ليتيوم - يوني، مشاهده، اندازه گيري، بالانس و محافظت، از پارامترهاي مهم مي باشد. متعادل سازي سلول يا بالانس مهم ترين پارامتر در اين نوع باتري است. در اين پايان نامه يك مبدل متعادل سازي سلول براي يك ماژول متشكل از 6 سلول باتري متصل شده به صورت سري، طراحي شده است. اين سيستم بر اساس مبدل DC-DC، پل فعال (SAB ) طراحي شده است. چرا كه اين مبدل تمام پل كاملا قابل كنترل بوده و نرخ توان بالايي دارد. همين امر كمك مي كند تا سرعت متعادل سازي بالا باشد چون جريان بالانس تا جاي ممكن مي تواند بالا باشد. در اين مدار گردش توان نيز يك طرفه است كه خود باعث جلوگيري از اشباع هسته از طريق حلقه كوچك بين سلول مجاور، مي شود. علاوه بر اين گردش جريان كاملا قابل كنترل مي باشد. از آنجايي كه در صورت نامتعادل بودن تنها يك سلول جريان بيشتري كشيده شده و يا در حالتي كه عدم تعادل در سلول ها بسيار كم باشد فركانس سويچينگ پايين مي¬آيد براي عملكرد مطلوب يك كنترل كننده جريان هيسترزيس و حد فركانسي طراحي شده تا مدار را در محدوده كاري قابل قبول قرار دهد. كليد واژه- بالانسر، سلول باتري، متعادل سازي، مدار اسنابر، مبدل بازگشتي

1396/08/15

5/7/2016 12:00:00 AM

Today, in many applications where the electricity is not directly accessible, Energy storage elements such as batteries are used. Batteries are made to supply the amount of needed energy from the merging of multiple cells in series and parallel. One of the applications where batteries are desperately needed, is in satellites. Satellites generally receive the required power through solar cells. There is one eclipse period per 24 hours with the maximum period of 72 minutes for GEO satellites. That's why the satellites should be powered by batteries during this session. for optimal performance batteries require a management system to enable optimal performance for the satellite during the mission. A battery management system (BMS) can be applied for monitoring, protecting the battery cells, battery state estimation, to maximize battery performance and to provide communication with external devices. In lithium – ion batteries, observation, measurement, balance and protection, are important parameters. Balancing the cell is the most important factor in this type of the batteries. In this thesis, a balanced converter for a module consisting of 6 battery cells connected in series, is designed. The system is designed based on the Transformers DC-DC, active bridge (SAB). This Is because the full-bridge converter is full budgetary control and has high throughput rates. This helps balancing speed to be high because the balance current is high as much as possible. In this circuit, the power circulation is single directional so it prevents the core to be saturated through the small loop between the adjacent cells. Also the circulation is completely out of control. Since if a single cell is unbalanced, more current is drawn or if the imbalance between the cells is low, the frequency switching decreases. For optimal performance of a hysteresis frequency controller and the frequency limit has been designed to put the circuit in an acceptable range. Key words: Balancer; battery cell; equalization; snubber circuit; flyback convertor