مبدل افزاینده درهم‌تنیده جدید با بازیابی انرژی سلف‌های نشتی و راندمان بالا

روش‌های هوشمند در صنعت برق

مقاله 6، دوره 15، شماره 59، آذر 1403، صفحه 95-108   

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

نویسندگان

حسین تلگینی؛ مجید دلشاد^* ؛ رامتین صادقی

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

چکیده

در این مقاله یک مبدل درهم­تنیده افزاینده جدید با بازیابی انرژی سلف­های نشتی ارایه شده است. در واقع مدار کمکی در مبدل پیشنهادی نه تنها شرایط کلیدزنی در ولتاژ صفر را برای تمام سوییچ­ها فراهم می­کند بلکه طرفی انرژی سلف نشتی سلف­های تزویج شده بازیابی شده و به افزایش بهره و کاهش استرس سوییچ­ها نیز کمک می­کند. به همین علت نیازی به مدارهای کلمپ غیرفعال برای مهار جهش­های ولتاژ دو سر سوییچ­ها ندارند. از طرفی کلیدزنی تمام سوییچ­ها به­صورت کلیدزنی در ولتاژ صفر است و در نتیجه تلفات روشن شدن خازنی در سوییچ­ها وجود ندارد. از طرفی دیودهای خروجی به­صورت کلیدزنی در جریان صفر عمل کرده و مشکل بازیابی معکوس ندارند. همچنین کنترل مبدل به­صورت مدولاسیون پهنای پالس است و از آنجایی­که سوییچ­های کمکی به­صورت مکمل با سوییچ­های اصلی روشن می­شوند، مدار کنترل پیچیده­ای ندارند. مبدل پیشنهادی به­صورت کامل تحلیل شده و برای تایید درستی آن، یک نمونه 100 وات از مبدل ساخته شده و نتایج آزمایشگاهی آن ارایه گردیده است.

کلیدواژه‌ها

ساختار درهم‌تنیده؛ کلیدزنی در ولتاژ صفر؛ کلیدزنی درجریان صفر؛ مبدل افزاینده؛ مشکل بازیابی معکوس

سایر فایل های مرتبط با مقاله

1779--Extended Abstract.pdf

مراجع

[1] 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).

[2] H. Shojaeian, S. Hasanzadeh, S.M. Salehi, "A single switch high voltage gain dc-dc converter based on coupled inductor and switched-capacitor for renewable energy systems", Proceeding of the IEEE/PEDSTC, pp. 1-6, Tabriz, Iran, Feb. 2021 (doi: 10.1109/PEDSTC52094.2021.9405931).

[3] Y.E. Wu, Y.T. Ke, "A novel bidirectional isolated dc-dc converter with high voltage gain and wide input voltage", IEEE Trans. on Power Electronics, vol. 36, no. 7, pp. 7973-7985, July 2021 (doi: 10.1109/TP­EL.2­020­.3045986).

[4] S. Folmer, R. Stala, "DC-DC high voltage gain switched capacitor converter with multilevel output voltage and zero-voltage switching", IEEE Access, vol. 9, pp. 129692-129705, Sept. 2021 (doi: 10.1109/ACCESS.20­21.31­11546).

[5] D. Taheri, G. Shahgholian, M.M. Mirtalaei, "Analysis, design and implementation of a high step-up multi-port non-isolated converter with coupled inductor and soft switching for photovoltaic applications", IET Gener­ation, Transmission and Distribution, vol. 16, no. 17, pp. 3473-3497, Sept. 2022 (doi: 10.1049/gtd2.125­3­7).

[6] 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 Trans. on Power Electr­oni­c­s, vol. 33, no. 7, pp. 5967-5982, July 2018 (doi: 10.1109/TPEL.2017.2746750).

[7] 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).

[8] 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, Sept. 2020 (doi: 10.1109/TPEL.2020.2968613).

[9] S.H. Mozafarpoor-Khoshrodi, G. Shahgholian, "Improvement of perturb and observe method for maximum power point tracking in wind energy conversion system using fuzzy controller", Energy Equipment and Systems, Vol. 4, No. 2, pp. 111-122, Dec. 2016 (doi: 10.22059/EES.2016.23031).

[10] O. Abdel-Rahim, H. Wang, "A new high gain DC-DC converter with model-predictive-control based MPPT technique for photovoltaic systems", CPSS Trans. on Power Electronics and Applications, vol. 5, no. 2, pp. 191-200, June 2020 (doi: 10.24295/CPSSTPEA.2020.00016).

[11] 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 Electronics, vol. 8, no. 2, pp. 175-189, Feb. 2015 (doi: 10.1049/iet-pel.2014.0165).

[12] 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).

[13] K. Tseng, J. Lin, C. Huang, "High step-up converter with three-winding coupled inductor for fuel cell energy source applications",  IEEE Trans. on Power Electronics, vol. 30, no. 2, pp. 574-581, Feb. 2015 (doi: 10.1109/TPEL.2014.2309793).

[14] G. Haghshenas, S.M.M. Mirtalaei, H. Mordmand, G. Shahgholian,"High step-up boost-flyback converter with soft switching for photovoltaic applications", Journal of Circuits, Systems, and Computers, vol. 28, no. 1, pp. 1-16, Jan. 2019  (doi: 10.1142/S0218126619500142).

[15] M. Mokhtar, M.I. Marei, A.A. El-Sattar, "An adaptive droop control scheme for DC microgrids integrating sliding mode voltage and current controlled boost converters", IEEE Trans. on Smart Grid, vol. 10, no. 2, pp. 1685-1693, March 2019 (doi: 10.1109/TSG.2017.2776281).

[16] O.H, Naeini, M. Shaneh, M. Mohammadi, "Soft switching interleaved boost converter with simple auxiliary circuit and reduced voltage stress", Journal of Intelligent Procedures in Electrical Technology, vol. 13, no. 52, pp. 111-120, March 2023 (dor: 20.1001.1.23223871.1401.13.52.8.3).

[17] 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).

[18] 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 .(

[19] I. Es-haghpour, M. Delshad, S. Javadi, "A new soft switching high step-up converter ability to increase parallel branches without the need for a new auxiliary circuit", Journal of Intelligent Procedures in Electrical Technology, vol. 14, no. 55, pp. 43-54, Dec 2023 (dor: 20.1001.1.23223871.1402.14.55.4.2).

[20] S.W. Seo, J.H. Ryu, Y. Kim, H.H. Choi, "Transformerless quadruple high step-up dc/dc converter using coupled inductors",  IEEE Access, vol. 10, pp. 26501-26513, 2022 )doi: 10.1109/ACCESS.2022.3156947(.

[21] N. Mohan, T.M. Undeland, W.P. Robbins, "Power Electronics: Converters, Applications, and Design", 3^rd Edition, Oct. 2002.