Havacılık Uygulamaları için Dijital LLC Şarj Cihazının Simülasyonu ve Uygulaması

Abstract

LLC topolojisi batarya şarj cihazlarında sıklıkla kullanılmaktadır. Bu yüksek verimli topoloji özellikle uçaklarda kullanılan dahili batarya şarj cihazları için uygundur. Bu sayede uçaklarda daha küçük ve daha hafif bir şarj cihazı kullanılır. Dahili şarj cihazı bulunan uçaklar, acil durum bataryalarını sadece uçuş öncesinde değil, uçuş sırasında da şarj edebilmektedir. Bu tezde, donanım-içinde-çevrim test ortamı ile test edilecek DO-178C standardının temel ilkelerine uygun olarak yazılım geliştirilecek, dijital kontrollü bir batarya şarj cihazı tasarlanacak ve simüle edilecek. Tezin organizasyonu şu şekildedir. Bölüm I, LLC şarj cihazı ihtiyacını ve tasarımı için bir yol haritası sunmaktadır. Bölüm II, lityum-iyon bataryalar, rezonant LLC konvertörü, PID ve DO-178C havacılık standardı hakkında genel bilgiler vermektedir. Bölüm III, dijital LLC devresinin tasarımını sunmakta; LLC devresi ve PI kontrol tasarımını ayrıntılı şekilde açıklamakta ve simülasyon sonuçları paylaşmaktadır. Bölüm IV, yazılım gereksinimleri ve tasarımını içermektedir. Bölüm V, donanım-içinde-çevrim test metodolojisini ve geliştirilen LLC devre kaynak kodunun hedef cihaz üzerinde çalıştırılmasıyla elde edilen sonuçları sunmaktadır. Bölüm VI sonuçları ve gelecekte yapılabilecek çalışmalar için önerileri vermektedir.The LLC topology is frequently used in battery chargers. This highly efficient topology is particularly suitable for on-board battery chargers. This allows for smaller, more compact and lighter-weight devices to be used in aircraft. Aircraft equipped with on-board chargers can charge emergency batteries not only before flight but also during flight. This thesis will design, simulate, and test a digitally controlled battery charger using hardware-in-line setup and software developed in accordance with the key principles of the DO178C standard. The organization of the thesis is as follows. Chapter I includes an introduction to the LLC charger requirement and a roadmap for design. Chapter II gives background information about lithium-ion batteries, resonant LLC converters, PID controls, and the DO-178C aviation standard. Chapter III presents the design of the digital LLC converter, detailing the LLC circuit and PI control design, followed by the simulation results. Chapter IV includes high level requirements, low level requirements and software design. Chapter V details the hardware-in-the-loop testing methodology and presents the results of executing the developed LLC circuit source code on the target device. Conclusions and ideas for future work are given in Chapter VI.