Yenilenebilir enerji kaynaklı sistemler için DC-DC dönüştürücü tasarımı ve uygulaması

Elektrik sistemleri, artan talep, arz güvenliğine ilişkin belirsizlikler ve karbon azaltım hedeflerinden kaynaklanan eşzamanlı baskılarla karşı karşıyadır; bu durum, yerinde enerji çözümlerini modern enerji sistemlerinin başlıca odak alanlarından biri haline getirmiştir. Uygun koşullar altında üretim ve depolama birimlerinin tüketim noktasına yakın konumlandırılması, şebeke yüklenmesini azaltma potansiyeli taşımaktadır. Bu bağlamda, doğru akım (DA) mikro şebekeler, yerel üretim, enerji depolama entegrasyonu ve hassas güç yönetimine uygunlukları nedeniyle giderek önem kazanmaktadır. Bu çalışmada, söz konusu gereksinimlerden yola çıkılarak, bir DA kaynağı, bir batarya ve dengelenmiş bipolar çıkışlar arasında kontrollü güç alışverişini sağlayan yeni bir batarya bağlı bipolar DA-DA dönüştürücü önerilmiş ve deneysel olarak doğrulanmıştır. Topoloji, görev oranının batarya gücünü doğrudan düzenlediği bir batarya bağlantılı DA barası oluşturan bir yükseltici kademesi kullanmaktadır. Bunu izleyen izole kademe, toplam bipolar çıkış gerilimini faz kaydırmalı kontrol ile düzenlemekte ve kendi doğal dengeleme özelliği sayesinde bipolar çıkışlar arasındaki gerilim simetrisini korumaktadır. Topoloji, enerji depolama biriminin ilave arayüz devrelerine gerek kalmadan doğrudan bağlanmasına olanak tanımakta; doğal dengeleme özelliği ise ek algılama veya dengeleme devrelerine olan ihtiyacı ortadan kaldırarak sistemin karmaşıklığını ve maliyetini azaltmaktadır. Önerilen topoloji, yapılan simülasyon ve deneysel çalışmalarla doğrulanmış olup, portlar arasında güvenilir güç alışverişini sağlarken bipolar çıkışların dengede tutulduğunu göstermiştir. Ayrıca, doğal dengeleme özelliği hem simetrik hem de asimetrik yük koşulları altında sınanmış ve başarılı sonuçlar elde edilmiştir.