Naslov (srp)

Претварач са активним одсијецањем вршног напона прекидача као помоћно напајање примарне стране система за бежично индуктивно пуњење батаерија електричних аутомобила : докторска дисертација

Autor

Vračar, Darko Đ., 1975-

Doprinosi

Pejović, Predrag, 1966-
Despotović, Željko
Brković, Bogdan, 1964-
Šekara, Tomislav, 1965-

Opis (eng)

In this dissertation design and investigation of active-clamped flyback (ACF) dc-dcconverter 57 W used as the auxiliary power-supply of an inductive charging system (ICS) ispresented. The ACF was supplied from variable-dc-link 800 V which was challengingcompared to its typical usage as power adapter. Having reviewed available literature manygaps in literature were identified and they are covered here for the first time. List of scientificcontributions is large and only few ones will be briefly covered here. A balance betweenacademic and practical contributions is tried to be achieved hence expanding its usefulness todevelopment engineers too. An overview of ACF control ICs is presented revealing that onlytwo vendors have appropriate devices for ICS. The key-parts’ choice and suggestion of newfeatures targeting ACF in this emerging application are given. In addition, severalmathematical expressions are introduced or corrected. Measurements of magnetizing andleakage inductances for several transformers demonstrated how big differences betweenthem could be depending on vendors. The short-circuit behaviour is analysed showing thatusage of the hybrid-clamp with multi-mode control ICs is mandatory. Unique measured(hypothetical) maximum efficiency vs. magnetizing inductance is shown. Measurements ofcirculating-power losses vs. input voltage are analysed and compared for severaltransformers. Those losses are in the range of few watts and increase with input voltage.Measurements of bandwidth, phase margin and gain margin vs. input power are discussed.Those quantities were changeable with load and input voltage as expected. Comparison ofsimulated and measured Bode plots showed that, even when those plots were not matched,one could design a compensator that ensures stable operation. Comparison with conventionalflyback and quasi-resonant (QRF) flyback converters showed that both are 23 % cheaper,occupy 11 % less board space, and have similar or higher efficiencies than ACF. Evaluation ofcross regulation, when output with low power (9.6 % of total) was regulated, showed thatsuch approach was feasible too. Comparison of bandwidth, phase margin and gain marginbetween the ACF and conventional and QRF flyback converter were discussed too. It wasshown that, for the same specification, those converters cannot have the same compensator asan ACF. The ACF is known for lower electromagnetic interferences and that might be the keyadvantage in this emerging application. One of the obstacles for wider usage of ACF in ICSapplications is lack of appropriate components on the market.

Opis (srp)

У овој дисертацији представљено је пројектовање и анализа рада active-clampedflyback (ACF) dc-dc претварача 57 W у улози помоћног напајања примарне странебежичног индуктивног пуњача батерија електричних возила. Претварач је био напајанса једносмјерног међукола 800 V. То је био изазов у односу на његове типичне примјене.Проучавањем расположиве литературе уочено је много необрађених тема које су овдјепокривене по први пут. Листа научних доприноса је велика и само пар њих ће битипоменуто. Баланс између научних и практичних доприноса је постигнут чинећи овудисертацију корисном и за развојне инжењере. Преглед управљачких кола је датоткривајући нам да само два произвођача имају одговарајуће компоненте подесне заову примјену. Избор кључних компоненти је дат као и приједлог потребних својставабудућих. Неколико нових математичких израза је представљено или су постојећиисправљени. Мјерења индуктивности магнећења и расипне индуктивности трансформатора су показала колико разлике могу да буду велике зависно од добављачаистих. Анализа понашања при кратким спојевима је показала да је употреба хибриднегране за одсијецање вршног напона прекидача обавезна код вишережимскихуправљачких кола. У дисертацији је приказан и график промјене (хипотетички)максималног степена корисног дејства у односу на индуктивност магнећења. Мјерењагубитака усљед циркулишуће енергије су анализирана и упоређена за неколикотрансформатора. Ови губици су реда величине неколико W и расту са порастом улазногнапона. Дискутована су и мјерења пропусног опсега, резерве фазе и резерве појачања.Ове величине су биле промјенљиве у односу на улазни напон и оптерећење ― што смо иочекивали. Поређење симулираних и измјерених Бодеових дијаграма је показало да је,чак и када су одступања велика, могуће испројектовати регулатор који омогућавастабилан рад претварача. Даље, показано је да су конвенционални и квази резонантни(QRF) flyback претварачи 23% јефтинији, да заузимају 11% мање простора и да имајусличне или веће степене корисног дејства него ACF претварач. Анализа унакрснерегулације, када је регулисан излаз са мањом снагом (9,6% од укупне), је показала да јеи такав приступ могућ. Упоређени су и пропусни опсег, резерва фазе и резерва појачањаACF, конвенционалног flyback и QRF претварача. Показано је да, за исту спецификацију,ови претварачи не могу да имају исти компензатор као ACF. ACF претварач је познат ипо мањим електромагнетским сметњама што може да буде кључна предност за овупримјену у настанку. Једна од препрека за масовнију употребу ACF претварача у овојпримјени је недостатак одговарајућих компоненти на тржишту.

Opis (srp)

техничке науке ― електротехника - енергетски претварачи и погони ― енергетска електроника / : technical sciences ― electrical engineering - power converters and drives ― power electronics Datum odbrane: 07.04.2023.

Jezik

srpski

Datum

2022

Licenca

Ovo delo je licencirano pod uslovima licence
Creative Commons CC BY-NC-ND 3.0 AT - Creative Commons Autorstvo - Nekomercijalno - Bez prerada 3.0 Austria License.

http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/3.0/at/legalcode

Predmet

OSNO - Opšta sistematizacija naučnih oblasti, Električni aparati. Energetska elektronika

Active-clamped flyback, активно одсијецање вршног напона прекидача, помоћно напајање, управљање, dc-dc претварач, високофреквентни трансформатор, систем за бежично индуктивно пуњење батерија, quasi-resonant flyback

OSNO - Opšta sistematizacija naučnih oblasti, Električni aparati. Energetska elektronika

Active-clamped, auxiliary power supply, control, dc-dc converter, flyback, highfrequency transformer, quasi-resonant, wireless inductive charging-system