طراحی و ساخت یک مدار یکسان ساز ولتاژ بدون ترانس برای استفاده در مجموعه های باتری های لیتیوم-یونی سری شده

به دلیل کوچک بودن ولتاژ سلول های ذخیره ساز انرژی مانند باتری ها و ابرخازن ها، اغلب لازم است این سلول ها باهم سری شده و یک رشته را تشکیل دهند. این قطعات نسبت به اضافه ولتاژ حساس بوده و فرآیند شارژ و دشارژ باتری ها و ابرخازن ها به دلیل تفاوت های اجتناب ناپذیرآنها سبب اختلاف ولتاژ آن ها، استفاده غیر بهینه از ظرفیت این ذخیره ساز ها، کاهش طول عمر، و حتی انفجار می گردد. به منظور رفع این مشکلات و عملکرد ایمن و اقتصادی اغلب ذخیره ساز ها، استفاده از مبدل های یکسان ساز ولتاژ در عمل الزامی است. مدار پیشنهادی در این مقاله ضمن رفع مشکلات فوق دارای عناصر کمتری نسبت به ساختار های مرسوم بوده، ابعاد، هزینه، و پیچیدگی کمتری دارد و در یک فرکانس ثابت با کلیدزنی نرم و بدون نیاز به مدار فیدبک کار می کند و نسبت به مبدل های مرسوم اقتصادی تر است. در اینجا شبیه سازی ها و تحلیل حالت های کاری مبدل به همراه شکل موج های مدار برای چهار باتری لیتیوم-یونی سری شده ارائه شده است. جهت بررسی صحت عملکرد مدار پیشنهادی یک نمونه ی آزمایشگاهی طراحی و ساخته شده است. نتایج آزمایشگاهی حاصل، با تحلیل ها و نتایج شبیه سازی به خوبی مطابقت دارد و اختلاف ولتاژ باتری ها در شبیه سازی ها و در عمل به ترتیب کمتر از ۵ و ۱۰ میلی ولت است که نشانگر عملکرد صحیح مدار می باشد.

Keywords:

باتری , توازن ولتاژ , چند برابر کننده ی ولتاژ , سلول های سری شده , مبدل تشدیدی سری