یک مبدل دو ورودی بسیار افزاینده جدید با کلید زنی نرم تحت جریان صفر در زمان روشن شدن سوئیچ‌ها

فناوری های نوین مهندسی برق در سیستم انرژی سبز

دوره 1، شماره 2، شهریور 1401، صفحه 63-76   

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

شناسه دیجیتال (DOI): 10.30486/teeges.2022.1960073.1017

نویسندگان

محمود وصالی^{* 1}؛ حسین رنجبر²؛ امین معتمدی نسب³

¹دانشکده مهندسی برق، واحد اصفهان (خوراسگان)، دانشگاه آزاد اسلامی، خوراسگان، اصفهان، ایران

²گروه مهندسی برق، دانشگاه فنی و حرفه ای، تهران، ایران

³گروه فیزیک، دانشگاه فنی و حرفه ای، تهران ، ایران

چکیده

یک مبدل بسیار افزاینده DC-DC دو ورودی در این مقاله ارائه می‌گردد. شرایط کلید‌زنی نرم در مبدل پیشنهادی برای زمان روشن شدن سوئیچ وجود دارد از این رو راندمان مبدل بالا می‌باشد. با توجه به اینکه برای افزایش بهره ولتاژ از تنها خازن استفاده شده است و سلفهای کوپل شده‌‌ای در مبدل وجود ندارد، جریان ورودی مبدل پیوسته می‌باشد. تکنیک مورد استفاده جهت افزایش بهره می‌تواند با طبقات بیشتری استفاده گردد تا بهره بسیار بالاتری بدست آید. همچنین مبدل را می‌توان به جای دو ورودی به صورت تک ورودی در هم تنیده استفاده نمود که در این صورت ریپل جریان ورودی کاهش می‌یابد. استرس ولتاژ روی سوئیچ‌های مبدل نسبت به ولتاژ خروجی پایین می‌باشد از این رو سوئیچ‌های با ولتاژ پایینتری می‌توان استفاده نمود که منجر به کاهش هزینه مبدل می‌گردد. مبدل پیشنهادی به طور کامل تحلیل می‌شود و به منظور اثبات نتایج تئوری شبیه سازی در توان 500 وات بر روی مبدل انجام می‌پذیرد. نتایج شبیه سازی در بار کامل راندمان حدود 5/95 را نشان می‌دهد. 

کلیدواژه‌ها

مبدل‌های DC-DC؛ بسیار افزاینده؛ دو ورودی؛ کلیدزنی نرم؛ راندمان

مراجع

1. B. Wang, Q. Kong, W. Liu and L. T. Yang, “On Efficient Utilization of Green Energy in Heterogeneous Cellular Networks,” IEEE Systems Journal, vol. 11, no. 2, pp. 846–857, Jun 2017, doi: 10.1109/JSYST.2015.2427365.
2. Z. Tang, Y. Yang and F. Blaabjerg, “Power electronics: The enabling technology for renewable energy integration,” CSEE Journal of Power and Energy Systems, vol. 8, no. 1, pp. 39–52, Jan 2022, doi: 10.17775/CSEEJPES.2021.02850.
3. M. A. Khan, A. Haque and V. S. B. Kurukuru, “Dynamic Voltage Support for Low-Voltage Ride-Through Operation in Single-Phase Grid-Connected Photovoltaic Systems,” IEEE Transactions on Power Electronics, vol. 56, no. 3, pp. 2227–2237, Jun 2020, doi: 10.1109/TIA.2020.2974426.
4. A. Khalatbarisoltani, M. Kandidayeni, L. Boulon and X. Hu, “Power Allocation Strategy Based on Decentralized Convex Optimization in Modular Fuel Cell Systems for Vehicular Applications,” IEEE Transactions on Vehicular Technology, vol. 69, no. 12, pp. 14563–14574, Dec 2020, doi: 10.1109/TVT.2020.3028089.
5. N. Priyadarshi, S. Padmanaban, M. Sagar Bhaskar, F. Blaabjerg, J. B. Holm-Nielsen, F. Azam and A. K. Sharma, “A Hybrid Photovoltaic-Fuel Cell-Based Single-Stage Grid Integration with Lyapunov Control Scheme,” IEEE Systems Journal, vol. 14, no. 3, pp. 3334–3342, Sept 2020, doi: 10.1109/JSYST.2019.2948899.
6. E. Amiri, R. R. Khorasani, E. Adib and A. Khoshkbar-Sadigh, “Multi-Input High Step-Up DC–DC Converter with Independent Control of Voltage and Power for Hybrid Renewable Energy Systems,” IEEE Transactions on Industrial Electronics, vol. 68, no. 12, pp. 12079–12087, Dec 2021, doi: 10.1109/TIE.2020.3047038.
7. K. Zaoskoufis and E. C. Tatakis, “Isolated ZVS-ZCS DC–DC High Step-Up Converter with Low-Ripple Input Current,” IEEE Journal of Emerging and Selected Topics in Industrial Electronics, vol. 2, no. 4, pp. 464–480, Oct 2021, doi: 10.1109/JESTIE.2021.3063913.
8. J. Lee, M. Kim, S. Kim and S. Choi, “An Isolated Single-Switch ZCS Resonant Converter With High Step-Up Ratio,” IEEE Transactions on Power Electronics, vol. 36, no. 10, pp. 11555–11564, Oct 2021, doi: 10.1109/TPEL.2021.3072647.
9. Ch.Shen and L.Chen, “Dual-Input Isolated Converter With Dual-Charge-Pump Cell for High Step-Up Voltage Ratio Achievement,” IEEE Transactions on Industrial Electronics, vol. 67, no. 11, pp. 9383–9392, Nov 2020, doi: 10.1109/TIE.2019.2952793.
10. T. Shanthi, S. U. Prabha, K. Sundaramoorthy, “Non-Isolated n-Stage High Step-up DC-DC Converter for Low Voltage DC Source Integration,” IEEE Transactions on Energy Conversion, vol. 36, no. 3, pp. 1625–1634, Sept 2021, doi: 10.1109/TEC.2021.3050421.
11. Sh. Shabani, M. Delshad, R. Sadeghi and H. H. Alhelou, “A High Step-Up PWM Non-Isolated DC-DC Converter with Soft Switching Operation,” IEEE Access, vol. 10, pp. 37761–37773, Mar 2022, doi: 10.1109/ACCESS.2022.3163146.
12. M. Forouzesh, Y. Shen, K. Yari, Y. P. Siwakoti and F. Blaabjerg, “High-Efficiency High Step-Up DC–DC Converter with Dual Coupled Inductors for Grid-Connected Photovoltaic Systems,” IEEE Transactions on Power Electronics, vol. 33, no. 7, pp. 5967–5982, July 2018, doi: 10.1109/TPEL.2017.2746750.
13. S. B. Santra, D. Chatterjee, Y. P. Siwakoti and F. Blaabjerg, “Generalized Switch Current Stress Reduction Technique for Coupled-Inductor-Based Single-Switch High Step-Up Boost Converter,” IEEE Journal of Emerging and Selected Topics in Power Electronics, vol. 9, no. 2, pp. 1863–1875, Apr 2021, doi: 10.1109/JESTPE.2020.2998487.
14. H. Lei, R. Hao, X. You and F. Li, “Nonisolated High Step-Up Soft-Switching DC–DC Converter with Interleaving and Dickson Switched-Capacitor Techniques,” IEEE Journal of Emerging and Selected Topics in Power Electronics, vol. 8, no. 3, pp. 2007–2020, Sept 2020, doi: 10.1109/JESTPE.2019.2958316.
15. Y. Zheng, W. Xie and K. M. Smedley, “A Family of Interleaved High Step-Up Converters with Diode–Capacitor Technique,” IEEE Journal of Emerging and Selected Topics in Power Electronics, vol. 8, no. 2, pp. 1560–1570, Jun 2020, doi: 10.1109/JESTPE.2019.2907691.
16. Y. Ye, Sh. Chen and Y. Yi, “Switched-Capacitor and Coupled-Inductor-Based High Step-Up Converter With Improved Voltage Gain,” IEEE Journal of Emerging and Selected Topics in Power Electronics, vol. 9, no. 1, pp. 754–764, Feb 2021, doi: 10.1109/JESTPE.2020.2971525.
17. H. Moradisizkoohi, N. Elsayad and O. A. Mohammed, “An Integrated Interleaved Ultrahigh Step-Up DC–DC Converter Using Dual Cross-Coupled Inductors with Built-In Input Current Balancing for Electric Vehicles,” IEEE Journal of Emerging and Selected Topics in Power Electronics, vol. 8, no. 1, pp. 644–657, Mar 2020, doi: 10.1109/JESTPE.2019.2943301.
18. K. Varesi, S. H. Hosseini, M. Sabahi, E. Babaei, S. Saeidabadi and N. Vosoughi, “Design and Analysis of a Developed Multiport High Step-Up DC–DC Converter With Reduced Device Count and Normalized Peak Inverse Voltage on the Switches/Diodes,” IEEE Transactions on Power Electronics, vol. 34, no. 6, pp. 5464–5475, Jun 2019, doi: 10.1109/TPEL.2018.2866492.
19. T. Jalilzadeh, N. Rostami, E. Babaei and S. H. Hosseini, “Multiport DC–DC Converter with Step-Up Capability and Reduced Voltage Stress on Switches/Diodes,” IEEE Transactions on Power Electronics, vol. 35, no. 11, pp. 11902–11915, Nov 2020, doi: 10.1109/TPEL.2020.2982454.
20. R. Faraji and H. Farzanehfard, “Fully Soft-Switched Multiport DC–DC Converter with High Integration,” IEEE Transactions on Power Electronics, vol. 36, no. 2, pp. 1901–1908, Feb 2021, doi: 10.1109/TPEL.2020.3010412.
21. Ch. Shen and L. Chen, “Dual-Input Isolated Converter With Dual-Charge-Pump Cell for High Step-Up Voltage Ratio Achievement,” IEEE Transactions on Industrial Electronics, vol. 67, no. 11, pp. 9383–9392, Nov 2020, doi: 10.1109/TIE.2019.2952793.
22. B. Zhu, Q. Zeng, Y. Chen, Y. Zhao and S. Liu, “A Dual-Input High Step-Up DC/DC Converter With ZVT Auxiliary Circuit,” IEEE Transactions on Energy Conversion, vol. 34, no. 1, pp. 161–169, Mar 2019, doi: 10.1109/TEC.2018.2876303.