33295

طراحي و شبيه سازي مبدل توان بالا با محدوده ولتاژ وسيع براي ايستگاه‌هاي بارگذاري (شارژ) خودروهاي الكتريكي

كارشناسي ارشد

مهندسي برق

1401

1403/11/06

جناب آقاي دكتر داود عرب خابوري

...

مهندسي برق

در پايان نامه‌ي حاضر، ابتدا مقدمه‌اي درباره‌ي علت محبوبيت وسايل نقليه‌ي الكتريكي و اهميت استفاده از بارگذار هاي سريع بيان شده است. مدت زمان بارگذاري باتري وسايل نقليه‌ي برقي زماني اهميت پيدا مي‌كند كه قرار بر مقايسه‌ي آن با مدت زمان سوخت گيري وسايل نقليه‌ي مبتني بر سوخت‌هاي فسيلي باشد. از اين رو امروزه با توجه به افزايش محبوبيت خودروهاي برقي، تلاش براي ارائه‌ي بارگذارهاي سريع با بهبود عملكرد و برطرف نمودن چالش‌هاي طرح‌هاي پيشين، بيش از پيش شده است. از اين رو در اين پايان نامه يك فصل به توضيح ساختار ايستگاه‌هاي بارگذاري سريع، مبدل‌هاي قابل استفاده در آن‌ها و معرفي پرفروش‌ترين خودروهاي برقي جهان اختصاص داده شده است. از ميان ساختارهاي توضيح داده شده، ساختار تشديدي در مبدل پيشنهاد شده در اين تحقيق به كار رفته است. برتري اصلي اين طرح، ارائه‌ي آرايشي به منظور كاهش استرس ولتاژ كليدها مي‌باشد. علاوه بر اين، مبدل ارائه شده از مزايايي همچون بهره‌مندي از كليدزني نرم در كل مدت زمان بارگذاري و تخليه‌ي باتري، كار در فركانس ثابت، كنترل آسان، داشتن محدوده ولتاژ وسيع در خروجي، قابليت انتقال دو طرفه‌ي توان، نداشتن جريان گردشي، قابليت اطمينان و بازدهي بالا نيز بهره مي‌برد. بخش‌هاي مختلف مدار، روش طراحي و نحوه‌ي عملكرد آن براي هر دو حالت انتقال توان از شبكه به دستگاه و بالعكس در فصل سوم توضيح داده شده است. مبدل پيشنهادي، در نرم افزار PLECS شبيه سازي شده و نتايج آن آورده شده است. يك نمونه‌ي آزمايشگاهي نيز از اين مبدل ساخته شده است. ملاحظات در نظر گرفته شده براي ساخت، از جمله براي ساخت ترانسفورماتورها و سلف‌ها، همچنين نكات لازم براي انتخاب المان‌هاي مدار، به تفصيل توضيح داده شده است. در نهايت نتايج نمونه‌ي ساخته شده در عمل نيز آورده شده و علاوه بر كاهش پنجاه درصدي استرس ولتاژ نسبت به طرح‌هاي ديگر، كليدزني نرم در هر دو حالت انتقال توان از شبكه به دستگاه و بالعكس، تحقق يافته است. در آخر نيز به منظور نشان دادن برتري‌ها و كاستي‌هاي طرح ارائه شده، علاوه بر ارائه‌ي جدول مزايا و معايب، مقايسه‌اي با طرح‌هاي مشابه نيز انجام شده و پيشنهاداتي به منظور بهبود اين طرح بيان گشته است.

1404/02/03

Design and simulation of high-power converter with wide voltage range for electric vehicle charging stations

1/1/1900 12:00:00 AM

In this thesis, first an introduction is given about the reason for the popularity of electric vehicles and the importance of using fast chargers. The charging time of electric vehicles becomes important when it is compared with the refueling time of fossil fuel-based vehicles. Therefore, today, due to the increasing popularity of electric vehicles, efforts have been made to provide fast chargers by improving performance and overcoming the challenges of previous designs. Therefore, in this thesis, a chapter is dedicated to explaining the structure of fast charging stations, the converters that can be used in them, and introducing the best-selling electric cars in the world. Among the structures explained, the resonant structure is used in the converter presented in this research. The main advantage of this design is the provision of a layout to reduce the voltage stress of the switches. In addition, the presented converter has advantages such as soft switching throughout the entire battery charging and discharging period, operation at a fixed frequency, easy control, wide output voltage range, bidirectional power transfer capability, no circulating current, high reliability and efficiency. The different parts of the circuit, the design method, and its operation for both power transfer modes from the network to the device and vice versa are explained in the third chapter. The presented converter is simulated in the PLECS software and its results are presented. A laboratory sample of this converter has also been made. Considerations for construction, including the construction of transformers and inductors, as well as the necessary points for selecting circuit elements, are explained in detail. Finally, the results of the constructed sample are also presented in practice, and soft switching has been realized in both power transfer modes from the network to the device and vice versa. Finally, in order to show the advantages and disadvantages of the presented design, in addition to presenting a table of advantages and disadvantages, a comparison with similar designs is also made and suggestions are made to improve this design.

وسايل نقليه ي برقي , بارگذارهاي سريع , كليدزني نرم , انتقال دو طرفه ي توان

Electric vehicles , fast chargers , soft switching , bidirectional power transfer

Zahra Sadat Habibolahi

Davood Arabkhabouri