11946

10959

كارشناسي ارشد

الكترونيك

اصفهان: دانشگاه صنعتي اصفهان، دانشكده برق و كامپيوتر

1395

نه، 72ص.: مصور، جدول، نمودار

ص. ع. به فارسي و انگليسي

حسين فرزانه فرد

احسان اديب

حميدرضا كارشناس، اصغر غلامي

1395/09/30

كتابنامه

برق و كامپيوتر

مهندسي برق و كامپيوتر

ID10959

1 چكيده امروزه با جدي شدن خطر اتمام منابع انرژي فسيلي مسئلهي تأمين انرژي از منابع تجديدپذير و پاك بيشتر مورد توجه قرار گرفته است به طور مثال براي توليد برق از انرژي خورشيدي و در حمل و نقل از انرژي الكتريكي استفاده ميشود چالشي كه اينگونه منابع با آن روبرو هستند عدم امكان استفاده از آنها به طور دائمي است خودروي برقي به وسيلهاي براي ذخيرهي انرژي الكتريكي نياز دارد و توليد برق از انرژي خورشيدي در نبود خورشيد امكانپذير نيست پس بايد از باتري براي ذخيرهي انرژي الكتريكي استفاده كرد مشخصات باتريها بر اساس نوع آنها با هم متفاوت است براي عملكرد صحيح و جلوگيري از كاهش طول عمر باتري بايد شرايط مناسبي را بر اساس مشخصات باتري براي آن فراهم كرد يكي از اين مشخصات حداكثر و حداقل ولتاژ قابل قبول براي آنهاست و اگر رعايت نشود موجب آسيبرساني به باتري ميشود در برخي كاربردها بايد تعدادي باتري را سري كرد تا ولتاژ مطلوب به دست آيد سيستم كنترلكنندهي باتري بايد SOC هر باتري را بررسي كند و هنگامي كه ولتاژ يكي از آنها بيش تر و يا كمتر از حد مجاز شد روند شارژ يا دشارژ را متوقف كند اين امر موجب عدم استفادهي كامل از ظرفيت مجموعه باتري خواهدشد در نتيجه بايد ولتاژ همهي باتريها را با هم مساوي كرد اين كار به كمك مدارهاي متعادلساز باتري انجامشدني است برخي از مدارهاي متعادلسازي انرژي باتري با SOC بيشتر را تلف ميكنند تا تعادل برقرار شود اين نوع مدارها بازده مناسبي ندارند برخي ديگر انرژي باتري با SOC بيشتر را ميگيرد و به باتري با SOC كمتر ميدهد در اين دسته از متعادلسازها از تكنيكهاي الكترونيك قدرت استفاده ميشود اين مدارها بايد بازدهي مناسبي داشتهباشند تا انرژي ذخيرهشده را به هدر ندهند همچنين حجم آنها بايد به گونهاي باشد كه بتوانند در كنار باتريها قرار بگيرند سرعت مناسب در برقراري تعادل عدم وجود تعداد زياد المان نيمه هادي در مسير عبور توان عدم نياز به كنترل و تغيير ضريب وظيفهي سوييچزني امكان تبادل انرژي از يك سلول به ساير سلولها و برعكس دوجهته بودن و سوييچزني نرم از جمله ويژگيهاي يك مدار متعادلساز مناسب است هدف از اين پاياننامه بررسي مدارهاي ارائهشده براي متعادلسازي بين باتري ها و ارائهي ساختاري جديد براي دستيابي به ويژگي هاي مطلوب اين گونه مدارها است در ابتدا چند نمونه از مدارهاي متعادلساز موجود بررسي ميشوند و سپس مدار پيشنهادي معرفي مي شود در اين مدار از ساختار ترانسفورمر فوروارد براي تبادل انرژي ميان سلولها استفاده شدهاست هستهي اين ترانسفورمر بدون استفاده از مدار كمكي تخليه ميشود و سوييچ مدار نيز در شرايط نرم تغيير وضعيت ميدهد همچنين براي انتخاب سلولي كه نيازمند دريافت انرژي است يك كنترلر در نظر گرفتهشدهاست مدار پيشنهادي از نظر تئوري تحليل شده و پس از شبيهسازي به طور عملي پيادهسازي شدهاست واژههاي كليدي 1 باتري 2 متعادلسازي 3 مبدلهاي 4 DC DC روشهاي سوييچزني نرم

73 Investigation and improvement of battery cell voltage balancing in structure of power transfer from bus to cell Mohammad Javad Emami mj emami@ec iut ac ir August 27 2016 Department of Electrical and Computer Engineering Isfahan University of Technology Isfahan 84156 83111 Iran Degree M Sc Language FarsiSupervisor Dr hossein Farzanehfard hosein@cc iut ac irAbstract Today because of fossil energy crisis the renewable energy becomes more significant For example the sunenergy is used for generating electrical energy and the electrical vehicles are used for transportation The challengethese energies are faced with is non permanent and limited generation or usage of them the EVs need a equipmentto storage electrical energy and generating electricity in the absence of sun is not possible Therefore it is necessaryto use batteries for storing energy The characteristics of batteries are different according to their types Goodconditions must be prepared to get appropriate operation and prevent of decreasing in batteries life time Theminimum or maximum allowed voltage is limited and these range must be considered For reaching high voltages the battery cells should be connected in series The battery management system will check the SOC of each batteryand if one of them have higher or lower voltage than limitation charging or discharging procedure must be stopped This will cause to use the capacity of batteries incompletely Consequently it is necessary to balance the SOC ofbattery cells with balancing circuits Some of these circuits dissipate the energy of cells with higher SOC to reacha balanced state Therefore these circuits are not suitable for balancing applications due to low efficiency Someothers use the power electronic techniques to transfer the energy between batteries with higher and lower SOC These circuits must have high efficiency to prevent losing stored energy and some other proper specifications suchas size balancing speed number of used semi conductors control procedure of main switch duty cycle methodof transferring energy between cells and soft switching In this thesis some battery cell balancing circuits are investigated and a new topology is introduced toimprove the specification of these circuits At first some balancing circuits will analyze and their advantages anddisadvantages will discuss Then proposed circuit will introduced based on forward converter in which only onehigh frequency switch with soft switching in turn off and turn on is used Besides no additional circuit is used toreset the magnetic core and the number of used elements specially semi conductors are as less as possible Acontroller is used to select the cell with lower voltage with an optimized algorithm After that the proposed circuitis analyzed theoretically and its performance is investigated Also a prototype of suggested circuit is made andthe simulated and experimental results are compared KeywordsBattery Cell Balancing DC DC Converters Power Electronic Converters Soft SwitchingTechniques

حسين فرزانه فرد

احسان اديب

حميدرضا كارشناس، اصغر غلامي