یک مبدل بسیار افزاینده جدید با کلیدزنی نرم و قابلیت افزایش شاخه های موازی بدون نیاز به مدار کمکی جدید

روش‌های هوشمند در صنعت برق

مقاله 4، دوره 14، شماره 55، آذر 1402، صفحه 43-54   

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

نویسندگان

ایمان اسحق پور¹؛ مجید دلشاد^{* 2}؛ سعید جوادی¹

¹دانشکده مهندسی برق- واحد کاشان، دانشگاه آزاد اسلامی، کاشان، ایران

²دانشکده فنی مهندسی- واحد اصفهان (خوراسگان)، دانشگاه آزاد اسلامی، اصفهان، ایران

چکیده

در این مقاله یک مبدل بسیار افزاینده درهم تنیده با مدار کمکی ساده ارایه شده ­است. مدار کمکی پیشنهادی دارای سلف­های تزویج شده با سلف­های اصلی مبدل است و شرایط کلیدزنی در ولتاژ صفر را برای کلیدهای اصلی مبدل فراهم می­کند. از طرفی کلید کمکی و دیودهای مدار کمکی دارای کلیدزنی در جریان صفر هستند و به همین دلیل تلفات محسوسی به مبدل تحمیل نمی­کنند. از دیگر ویژگی مدار کمکی امکان افزایش شاخه­های موازی مبدل افزاینده بدون اضافه­کردن مدار کمکی جدید است، لذا مبدل می­تواند به راحتی برای توان­های بسیار بالا نیز طراحی گردد. مبدل پیشنهادی از روش سلف­های تزویج شده ضربدری با خازن­های بالابرنده سری برای افزایش بهره ولتاژ و کاهش استرس ولتاژ روی کلیدهای اصلی، استفاده کرده­ است. مبدل بسیار افزاینده پیشنهادی به­ طور مشروح تحلیل گشته و یک نمونه عملی از آن در توان 100 وات پیاده­ سازی گردیده­ است. نتایج عملی درستی عملکرد مدار و تحلیل های تئوری را تایید می­کنند.

کلیدواژه‌ها

استرس ولتاژ پایین؛ سلف‌های تزویج شده ضربدری؛ کلیدزنی در جریان صفر؛ کلیدزنی در ولتاژ صفر؛ مبدل بسیار افزاینده

مراجع

[1] B. Fani, M. Delshad, "Design and implementation of a new current fed converter with zero current switching conditions", Journal of Intelligent Procedures in Electrical Technology, vol. 1, no. 3, pp 11-18, Nov. 2010 (dor: 20.1001.1.23223871.1389.1.3.2.5).

[2] O. Sharifiyana, M. Dehghani, G. Shahgholian, S.M.M. Mirtalaei, M. Jabbari, "An overview of the structure and improvement of the main parameters of non-isolated dc/dc boost converters", Journal of Intelligent Procedures in Electrical Technology, vol. 12, no. 48, pp. 1-29, Mar. 2022 (dor: 20.1001.1.232238­71.140­0.12.4­8.6.6).

[3] M. Mirtalaee, R.A. Nafchi, “Boost high step-up dc/dc converter with coupled inductors and diode-capacitor technique”, Journal of Intelligent Procedures in Electrical Technology, vol. 10, no.39, pp. 3-12, Nov. 2019 (dor: 20.1001.1.23223871.1398.10.39.1.9).

[4] M. L. Alghaythi, R. M. O’Connell, N. E. Islam, M. M. S. Khan, J. M. Guerrero, "A high step-up interleaved DC-DC converter with voltage multiplier and coupled inductors for renewable energy systems," IEEE Access, vol. 8, pp. 123165-123174, 2020, (doi: 10.1109/ACCESS.2020.3007137).

[5] A. Amoorezaei, A. Abrishamifar, "An efficient interleaved high step-up converter with winding-cross-coupled inductor and common active clamp for photovoltaic applications", Proceeding of the IEEE/ICEE, pp. 1429-1434, Tehran, Iran , May 2017 (doi: 10.1109/IranianCEE.2017.7985267).

[6] T. Nouri, S.H. Hosseini, E. Babaei, J. Ebrahimi, “Interleaved high step-up dc–dc converter based on three-winding high-frequency coupled inductor and voltage multiplier cell”, IET Power Electron, vol. 8, no. 2, pp. 175-189, Feb. 2015 (doi: 10.1049/iet-pel.2014.0165).

[7] K.C. Tseng, J.Z. Chen, J.T. Lin, C.C. Huangand, T.H. Yen, “High step-up interleaved forward-flyback boost converter with three-winding coupled inductors”, IEEE Trans. on Power Electronics, vol. 30, no. 9, pp.4696-4703, Sept. 2015 (doi: 10.1109/TPEL.2014.2364292).

[8] S.M. Chen, T.J. Liang, L.S. Yang, J.F. Chen, "A cascaded high step-up dc-dc converter with single switch for microsource applications", IEEE Trans. on Power Electronics, vol. 26, no. 4, pp. 1146-1153, April. 2011 (doi: 10.1109/TPEL.2010.2090362).

[9] M. Forouzesh, Y. Shen, K. Yari, Y.P. Siwakoti, F. Blaabjerg, “High-efficiency high step-up DC-DC converter with dual coupled inductors for grid-connected photovoltaic systems”, IEEE Trans. on Power Electronics, vol. 33, no. 7, pp. 5967-5982, July. 2018 (doi: 10.1109/TPEL.2017.2746750).

[10] R. Beiranvand, S.H. Sangani, "A family of interleaved high step-up dc-dc converters by integrating a voltage multiplier and an active clamp circuits", IEEE Trans. on Power Electronics, vol. 37, no. 7, pp. 8001-8014, July 2022 (doi: 10.1109/TPEL.2022.3141941).

[11] S.M. Chen, T.J. Liang, L.S. Yang, J.F. Chen, “A boost converter with capacitor multiplier and coupled inductor for AC module applications”, IEEE Trans. on Indstrail Electronics, vol. 60, pp. 1503-1511, April 2013 (doi: 10.1109/TIE.2011.2169642).

[12] J.W. Baek, M.H. Ryoo, T.J. Kim, D.W. Yoo, J.S. Kim, “High boost converter using voltage multiplier”, Proceeding of the IEEE/IECON, pp. 567–572,  Raleigh, NC, USA, Nov. 2005 (doi: 10.1109/IECON.2005.1­568­967).

[13]  Y. Zheng, B. Brown, W. Xie, S. Li, K. Smedley, "High step-up DC–DC converter with zero voltage switching and low input current ripple", IEEE Trans. on Power Electronics, vol. 35, no. 9, pp. 9416-9429, 2020 (doi: 10.1109/TPEL.2020.2968613).

[14]  P. Alavi, P. Mohseni, E. Babaei, V. Marzang, "An ultra-high step-up DC–DC converter with extendable voltage gain and soft-switching capability", IEEE Trans. on Indstrial Electronics, vol. 67, no. 11, pp. 9238-9250, Nov. 2020 (doi: 10.1109/TIE.2019.2952821).

[15] M. Meraj, M.S. Bhaskar, A. Iqbal, N. Al-Emadi, S. Rahman, "Interleaved multilevel boost converter with minimal voltage multiplier components for high-voltage step-up applications", IEEE Trans. on Power Electronics, vol. 35, no. 12, pp. 12816-12833, Dec. 2020 (doi: 10.1109/TPEL.2020.2992602).

[16] M.S. Bhaskar, D.J. Almakhles, S. Padmanaban, F. Blaabjerg, U. Subramaniam, D.M. Ionel, "Analysis and investigation of hybrid DC–DC non-isolated and non-inverting nx interleaved multilevel boost converter (Nx-IMBC) for high voltage step-up applications: hardware implementation", IEEE Access, vol. 8, pp. 87309-87328, 2020 (doi: 10.1109/ACCESS.2020.2992447).