Havacilik uygulamalarinda düzlemsel transformatörlü LLC şarj cihazinin simülasyonu ve gerçekleştirilmesi

Bu tez, 270 VDC baraya bağlı uçak bataryaları için yüksek verimli ve geniş regülasyon aralığına sahip bir LLC rezonanslı şarj cihazının uçtan uca tasarımını, sayısal denetimini, simülasyonunu ve deneysel doğrulamasını sunar. Havacılıkta kütle/hacim kısıtları ve güvenilirlik hedefleri nedeniyle yumuşak anahtarlama ve yükseltici çalışma yeteneği olan topolojiler gereklidir; bu bağlamda CC/CV (Sabit Akım / Sabit Gerilim) profilini doğal olarak destekleyen LLC topolojisi seçilmiştir. Tasarım, batarya dayatmaları ve 270 VDC giriş arayüzüyle tanımlanan gereksinimlerden başlayarak rezonant tankın kazanç eğrileri üzerinden m (Endüktans oranı), Q (Kalite faktörü) ve Rac (Eşdeğer AC direnci) parametrelerinin çıkarımıyla boyutlandırılmasını içerir. fr seçimi sonrası Lr (Rezonans endüktansı), Cr (Rezonans kapasitansı), Lm (Manyetik endüktansı) değerleri hesaplanmış, pratik bileşen seçimleriyle güncellenmiştir. Yüksek frekanslı planar transformatör için seçim kriterleri belirtilmiş, anahtarlama elemanları olarak uygun Si/SiC cihazları değerlendirilmiştir. Çıkış doğrultma mimarisi hem verimi artıracak hem de dijital kontrol ile rahatlıkla yönetilebilecek şekilde seçilmiştir. Denetimde frekans modülasyonu temelli bir mimari ve PI kontrolcü kullanılmış; darbeli frekans modülatörü ile kapalı çevrim akım/gerilim regülasyonu gerçekleştirilmiştir. Kurulan modelle rezonans, üstü ve altı çalışma bölgeleri analiz edilmiş; simülasyon sonunda, topolojinin ve kurulan dijital kapalı çevrim kontrolün batarya sarjına uyumlu davrandığı görülmüştür. Deneysel çalışma, laboratuvar prototipi üzerinde yumuşak anahtarlama koşullarını, kazanç–frekans davranışını ve CC/CV regülasyonunu doğrular. Seçilen mimarinin verim ve çalışma aralığı hedeflerini karşıladığı görülür. Bölüm 1: Proje amacı ve literatür tarama, Bölüm 2: Havacılıkta elektrifikasyon motivasyonu, batarya tarihi, şarj sistemlerinin önemi ve rezonanslı çevirici tercihinin gerekçesi açıklar Bölüm 3: 270 VDC giriş ve batarya kaynaklı gereksinimler, topoloji seçiminin dayanaklarını belirtir. Bölüm 4: Güç ve kontrol/veri akışı için yüksek seviyeli mimari ve blok diyagramları göstermektedir. Bölüm 5: LLC yapısı, rezonant tank denklemleri ve akışı; Lr, Cr, Lm hesaplanması, planar transformatör ve yarıiletken/doğrultma seçimi gibi konuları ayrıntılı şekilde açıklar. Bölüm 6: Sayısal denetleyici platformu, frekans modülasyonu ve PI tabanlı kapalı çevrim tasarımını anlatır. Bölüm 7: Simülasyon kurulumu, kazanç eğrisi çıkarımı ve CC/CV performans analizlerini gösterir. Bölüm 8: Prototip üzerinde gerçekleştirilen testlerin sonuçlarını içerir.