11569

10622

كارشناسي ارشد

الكترونيك

اصفهان: دانشگاه صنعتي اصفهان، دانشكده برق و كامپيوتر

1395

نه، 81ص.: مصور

حسين فرزانه فرد

احسان اديب

احمدرضا تابش، اصغر غلامي

1395/07/26

مهندسي برق و كامپيوتر

ID10622

چكيده امروزه باتريها به عل ت استفاده در سيستمهاي الكتريكي و الكترونيكي به عنوان عضو تأمين كنندهي توان و در بسياري از سيستمهاي توليد انرژي به عنوان عضو ذخيرهكنندهي انرژي كاربرد وسيعي پيدا كرده است از اينرو پرداختن به چالشهاي مرتبط با باتري نيز داراي جايگاه ويژه اي است به دليل محدوديت ظرفيت و ولتاژ يك سلول باتري و براي دستيابي به ظرفيت و ولتاژ كاري باالتر از تركيب سري و موازي سلولهاي باتري استفاده ميشود با تركيب سلولها سيستمهاي باتري به وجود ميآيد در يك سيستم باتري يكي از مهمترين مسائل حفظ توازن ميزان شارژ بين سلولهاي سيستم چه در زمان شارژ و چه در زمان دشارژ باتري ميباشد از آنجائيكه حفظ توازن سلول هاي باتري باعث افزايش طول عمر باتري و همچنين افزايش قابليت اطمينان عملكرد سيستم باتري خواهدشد روشهاي گوناگوني براي برقراري توازن باتري مطرح گرديده است اين روشها در دو گروه اتالفي و غير اتالفي تقسيمبندي ميشوند در اين پايان نامه ابتدا روشهاي موجود مورد بررسي قرار گرفته و به مزايا و معايب هركدام اشاره شده است در يك گروه از روشهاي پيشنهاد شده از مبدلهاي dc dc براي برقراري توازن باتري استفاده شده است و مشخص شده با استفاده از اين مبدلها ميتوان قابليت اطمينان عملكرد سيستم را افزايش داد ام ا كليدزني سخت در اين مبدلها باعث افزايش تلفات افزايش نويز و ايجاد تداخالت الكترومغناطيس در سيستم ميشود به همين دليل استفاده از مبدلهاي كليدزني نرم مورد توج ه قرار گرفتهاند يك گروه از مبدلهاي كليدزني نرم مبدلهاي رزنانسي هستند كه كليدزني در آنها بدون نياز به مدار جانبي تحت شرايط نرم انجام ميشود مبدلهاي خانواده SwRC نيز داراي اين ويژگي هستند در ادامه يك مبدل كاهنده افزاينده با تغيير در توپولوژي مدار مبدل Buck G SwRC پيشنهاد شده است تمام المانهاي اكتيو مبدل پيشنهادي تحت شرايط نرم قرار دارند تحليل مدهاي عملكردي مبدل به همراه شكل موجهاي اصلي و روش طراحي گام به گام با ذكر مثال و نتايج شبيهسازي و پياده سازي عملي مبدل جهت بررسي صحت عملكرد مبدل پيشنهادي ارائه شده است يك روش برقراري توازن باتري مبتني بر مبدل پيشنهادي پيشنهاد شده و تمامي وضعيتهاي عملكردي روش پيشنهادي به همراه شماتيك مدار ارائه گرديده است همچنين براي روشن شدن مطالب نتايج شبيهسازي و پيادهسازي عملي يك متوازن كنندهي متشكل از سه سلول ليتيوم يون ارائه گرديده است بين نتايج تحليل نظري نتايج شبيهسازي و نتايج پيادهسازي عملي سازگاري خوبي برقرار است روش پيشنهادي عالوه بر كاهش تلفات به دليل كليدزني تحت شرايط نرم نسبت به روشهاي مشابه داراي المان و پيچيدگي كمتري بوده و باعث افزايش سرعت برقراي توازن باتري ميگردد كلمات كليدي 5 باتري 2 توازن باتري 9 مبدلهاي 4 dc dc مبدلهاي كليدزني نرم

A structure of the battery cell voltage balancer based on switched resonator converters Mojtaba Salehan Mojtaba salehan@ec iut ac ir 2016 Department of Electrical and Computer Engineering Isfahan University of Technology Isfahan 84156 83111 Iran Degree M Sc Language FarsiSupervisor Dr Hosein Farzanehfard Prof hosein@cc iut ac irAbstractNowadays batteries have a wide application due to usage as a power provider in electrical and electronicsystems and as an energy supplier in many energy generation systems Thus investigation of challengesrelated to batteries is important Because of limitation in battery cell capacity and voltage and for achievinghigher capacity and voltage series and parallel combination is used Battery systems would be created withcells combination In a battery system balancing of charge between system cells whether in charging ordischarging time is one of most importance issues Since balancing of charge in battery cells increases batterylife and operation reliability of a battery system various methods for cell balancing have been proposed These methods divide into two groups dissipative and non dissipative In this thesis first methods areinvestigated and their advantages and disadvantages are noticed In one group of proposed methods dc dcconverters are used for cell balancing and it is showed that usage of these converters increases systemoperation reliability But hard switching in these converters causes the increase in dissipations and noise andleads to magnetics interferences in system For this reason soft switching converters using is considered Abranch of soft switching converters are resonant converters which in them switching operates in softcondition without the need for an auxiliary circuit SwRC family converters have this property too Then inthis thesis a buck boost converter is proposed with change in buck G SwRC converter circuit topology Allactive elements of proposed converter are in soft condition Analyzing operational modes with main wavesdiagram step by step design method with examples and simulation and implementation converter results forperformance validation of proposed converter are provided A cell balancing method based on proposedconverter is presented and all operational situations of proposed method with circuit schematic diagram areprovided Also to illustrate the matter simulation results and implementation results for a balancer which hasthree Li ion cells are provided Comparison of analytical simulation and implementation results shows agood agreement between them In addition to decrease in dissipations the proposed method because ofswitching in soft situation has less elements and complexity than similar methods and leads to increase incell balancing speed Keywords 1 Battery 2 Cell balancing 3 dc dc converters 4 soft switching converters

حسين فرزانه فرد

احسان اديب

احمدرضا تابش، اصغر غلامي