Pil/Ultrakapasitör Hibrit Enerji Depolama Sistemlerinin Senkron Şarj Uygulamaları İçin Tek Girişli Çok Çıkışlı Düşürücü Dönüştürücünün Kademeli Kontrolü

Abstract

Yakın gelecekte, mobil cihaz güç sistemlerinde birden fazla enerji depolama aygıtı görmek mümkün olacaktır. Günümüz teknolojisinde Lityum-iyon (Li-ion) pil hücreleri yüksek enerji yoğunluğu ve üstün hücre voltajı avantajlarıyla öne çıksa da sınırlı çevrim ömürlerinden muzdariptir. Yüksek güç yoğunluklu ultra kapasitörler (UC) pil hücreleriyle birleştirildiğinde, oldukça verimli bir hibrit güç sistemi oluşturulabilir. Ancak, bu iki enerji depolama aygıtının hücre voltajları ve güç yoğunlukları eşit olmadığından hem şarj voltajları hem de şarj akımları birbirinden farklı olacaktır. Bu çalışmada, pil ve ultra kapasitör hücrelerini senkron olarak şarj etmek için tek girişli, çok çıkışlı bir kademeli düşürücü dönüştürücü yapısı önerilmiştir. Dönüştürücü parametreleri, enerji depolama aygıtlarının şarj güçlerine göre hesaplanmış ve şarj akımlarının ve hücre voltajlarının ayrı ayrı kontrolü için bir kademeli denetleyici yapısı tasarlanmıştır. Önerilen senkron şarj sistemi, referans akımlarının yakından izlendiği sürekli akım (CC) modu ve şarj voltajının sınırlandırıldığı sürekli voltaj (CV) modu olmak üzere iki farklı prosedür kullanılarak test edilmiştir. Elde edilen sonuçlara göre önerilen sistemin tüm testlerde yaklaşık %8’lik hafif bir aşma oranıyla 6𝑚𝑠 gibi kısa bir sürede referans akımlarını yakından takip ettiği gözlenmiştir.