طراحی و پیادهسازی یک مبدل جریان مستقیم به جریان مستقیم غیر ایزولۀ جدید با بهره ولتاژ بالا و تنش ولتاژ پایین
|
سید محمد صادق زاده* 1، حامد جواهری فرد1 |
1- دانشکده فنی و مهندسی، گروه برق قدرت، دانشگاه شاهد، تهران، ایران |
|
چکیده: (1946 مشاهده) |
در این مقاله، یک مبدل جریان مستقیم به جریان مستقیم (DC-DC) افزاینده غیر ایزوله با ساختار درهم تنیده ارائه شده است که برای کاربردهای منابع تجدیدپذیر انرژی خصوصا سیستم تبدیل انرژی خورشدیدی مناسب است. در توپولوژی پیشنهادی، از سلف های تزویج و سلولهای خازن سوئیچ شونده برای افزایش ولتاژ خروجی استفاده شده است. دستیابی به این هدف در شرایطی است که هیچ چرخه کاری شدید یا نسبت تبدیلهای بالا مورد نیاز نخواهد بود. به دلیل استفاده از ساختار درهم تنیده و تقسیم جریان برابر در دو فاز، ریپل جریان کاهش می یابد. همچنین از آنجایی که تنش ولتاژ کلیدها کمتر از ولتاژ خروجی است، با انتخاب سوئیچهای ولتاژ نامی پایین و Rds(On) کوچک، تلفات هدایتی کاهش مییابد. از دیگر مزایای مبدل پیشنهادی میتوان به فراهم کردن شرایط سوئیچینگ نرم برای سوئیچهای قدرت و همچنین کاهش مشکل بازیابی معکوس دیودها اشاره کرد. بازیافت انرژی نشتی به دلیل وجود سلفهای تزویج و عدم نیاز به مدارهای حفاظتی مانند اسنابرها یا کلمپها یکی دیگر از ویژگیهای مهم مبدل پیشنهادی است. در انتها، نتایج تجربی با استفاده از نمونه اولیه آزمایشگاهی 350 وات با ورودی 18 ولت و خروجی 400 ولت، عملکرد مؤثر مبدل پیشنهادی را تأیید میکند. |
شمارهی مقاله: 5 |
واژههای کلیدی: مبدل DC-DC افزاینده، ساختار درهم تنیده، خازنهای سوئیچ شونده، بهره ولتاژ بالا |
|
متن کامل [PDF 1789 kb]
(416 دریافت)
|
نوع مطالعه: پژوهشي |
موضوع مقاله:
برق و کامپیوتر دریافت: 1400/8/21 | پذیرش: 1401/1/20 | انتشار: 1401/2/10
|
|
|
|
|
فهرست منابع |
1. Abasian A, Farzanehfard H, Hashemi SA.,(2019). A single-stage single-switch soft-switching (s6) boost-flyback PFC converter, IEEE Trans. Power Electron,34,pp.9806-9813. [ DOI:10.1109/TPEL.2019.2895116] 2. Ajami A, Ardi H, Farakhor A.,(2015). A novel high step-up DC/DC converter based on integrating coupled inductor and switched-capacitor techniques for renewable energy applications, IEEE Trans. Power Electron,30,pp.4255-4263. [ DOI:10.1109/TPEL.2014.2360495] 3. Akhlaghi B, Molavi N, Fekri M, Farzanehfard H., (2018). High stepup interleaved ZVT converter with low voltage stress and automatic current sharing, IEEE Trans. Ind Electron,65,pp.291-299. [ DOI:10.1109/TIE.2017.2723861] 4. Bhaskar MS, Ramachandaramurthy VK, Padmanaban S, Blaabjerg F, Ionel DM, Mitolo M, Almakhles D., (2020). Survey of DC-DC non-isolated topologies for unidirectional power flow in fuel cell vehicles, IEEE Access ,8,pp.178130-178166. [ DOI:10.1109/ACCESS.2020.3027041] 5. Eskandarpour Azizkandi M, Sedaghati F, Shayeghi H, Blaabjerg F., (2020). A high voltage gain DC-DC converter based on three winding coupled inductor and voltage multiplier cell, IEEE Trans. Power Electron,35,pp.4558-4567. [ DOI:10.1109/TPEL.2019.2944518] 6. Forouzesh M, Siwakoti YP, Gorji SA, Blaabjerg F, Lehman B., (2017). Step-up DC-DC converters: a comprehensive review of voltage-boosting techniques, topologies, and applications, IEEE Trans. Power Electron,32,pp.9143-9178. [ DOI:10.1109/TPEL.2017.2652318] 7. Faridpak B, Bayat M, Nasiri M, Samanbakhsh R, Farrokhifar M., (2021). Improved hybrid switched inductor/switched capacitor DC-DC converters, IEEE Trans. Power Electron,36,pp.3053-3062. [ DOI:10.1109/TPEL.2020.3014278] 8. G Wu, Ruan X, Ye Z., (2018). High step-up DC-DC converter based on switched capacitor and coupled inductor, IEEE Trans. Ind Electron,65,pp.5572-5579. [ DOI:10.1109/TIE.2017.2774773] 9. Haji-Esmaeili MM, Babaei E, Sabahi M., (2018). High step-up quasi-z source DC-DC converter, IEEE Trans Power Electron,33,pp.10563-10571. [ DOI:10.1109/TPEL.2018.2810884] 10. Lee S-W, Do H-L., (2017). A single-switch AC-DC LED driver based on a boost-flyback PFC converter with lossless snubber, IEEE Trans. Power Electron,32,pp.1375-1384. [ DOI:10.1109/TPEL.2016.2549029] 11. Lee H-S, Choe H-J, Ham S-H, Kang B., (2017). High-efficiency asymmetric forward-flyback converter for wide output power range, IEEE Trans. Power Electron,32,pp.433-440. [ DOI:10.1109/TPEL.2016.2537930] 12. Mousavinezhad Fardahar S, Sabahi M., (2020). New expandable switched-capacitor/switched-inductor high-voltage conversion ratio bidirectional DC-DC converter, IEEE Trans. Power Electron,35,pp.2480-2487. [ DOI:10.1109/TPEL.2019.2932325] 13. Nouri T, Hosseini SH, Babaei E, Ebrahimi J., (2015). Interleaved high step-up DC-DC converter based on three-winding high-frequency coupled inductor and voltage multiplier cell, IET Power Electron,8,pp.175-189. [ DOI:10.1049/iet-pel.2014.0165] 14. Rajae A, Khazan R, Mahmoudian M, Mardanehand M, Gitizadeh M., (2018). A dual inductor high step-up DC/DC converter based on the Cockcroft-Walton multiplier, IEEE Trans. Power Electron,33,pp.9699-9709. [ DOI:10.1109/TPEL.2018.2792004] 15. Samadian AS, Hosseini SH, Sabahi M, Maalandish M., (2020). A new coupled inductor nonisolated high step-up quasi z-source DC-DC converter, IEEE Trans. Ind Electron,67,pp.5389-5397. [ DOI:10.1109/TIE.2019.2934067] 16. Shaneh M, Niroomand M, Adib E., (2020). Ultrahigh-step-up nonisolated interleaved boost converter, IIEEE J Emerg Sel Top. Power Electron,8,pp.2747-2758. [ DOI:10.1109/JESTPE.2018.2884960] 17. Salehi SM, Dehghan SM, Hasanzadeh S., (2019). Interleaved-input series-output ultra-high voltage gain DC-DC converter, IEEE Trans. Power Electron,34,pp.3397-3406. [ DOI:10.1109/TPEL.2018.2853577] 18. Sadaf S, Sagar Bhaskar M, Meraj M, Iqbal A, Al-Emadi N., (2021). A novel modified switched inductor boost converter with reduced switch voltage stress, IEEE Trans. Ind Electron,68,pp.1275-1289. [ DOI:10.1109/TIE.2020.2970648] 19. Samavatian V, Radan A., (2015). A high efficiency input/output magnetically coupled interleaved buck-boost converter with low internal oscillation for fuel-cell applications: small signal modeling and dynamic analysis, Int J Electr Power Energy Syst,67,pp.261-271. [ DOI:10.1016/j.ijepes.2014.11.011] 20. Thounthong P, Mungporn P, Guilbert D, Takorabet N, Pierfederici S, Nahid-Mobarakeh B, Hu Y, Bizon N, Huangfu Y, Kumam P., (2021). Design and control of multiphase interleaved boost converters-based on differential flatness theory for PEM fuel cell multi-stack applications, Int J Electr Power Energy Syst,124,pp.1-13. [ DOI:10.1016/j.ijepes.2020.106346] 21. Youn H-S, Baek J-II, Kim J-K., (2019). Interleaved active clamp forward converter with extended operating duty ratio by adopting additional series-connected secondary windings for wide input and high current output applications, IEEE Trans. Power Electron,34,pp.4423-4433. [ DOI:10.1109/TPEL.2018.2859259] 22. Zhang X, Sun L, Guan Y, Han S, Cai H, Wang Y, Xu D., (2020). Novel high step-up soft-switching DC-DC converter based on switched capacitor and coupled inductor, IEEE Trans. Power Electron,35,pp.9471-9481. [ DOI:10.1109/TPEL.2020.2972583] 23. Zheng Y, Sun L, Smedly K.M., (2019). Interleaved high step-up converter integrating coupled inductor and switched capacitor for distributed generation systems, IEEE Trans. Power Electron,34,pp.7617-7628. [ DOI:10.1109/TPEL.2018.2878409]
|
|
Sadeghzadeh S M, Javaheri Fard H. Design and implementation of a novel non-isolated DC-DC converter with high voltage gain and low voltage stress. ieijqp 2022; 11 (2) : 5 URL: http://ieijqp.ir/article-1-866-fa.html
صادق زاده سید محمد، جواهری فرد حامد. طراحی و پیادهسازی یک مبدل جریان مستقیم به جریان مستقیم غیر ایزولۀ جدید با بهره ولتاژ بالا و تنش ولتاژ پایین. نشریه کیفیت و بهره وری صنعت برق ایران. 1401; 11 (2) :51-67 URL: http://ieijqp.ir/article-1-866-fa.html
|