کلید زنی نرم مبدل تمام پل سه پورته با تنظیم در سمت ثانویه بر اساس یکسوساز بوست
چکیده
یک روش سیستماتیک برای استنتاج مبدل سه ورودی با کلیدزنی نرم (TPC)، که می تواند رابط انرژی چندگانه باشد، در این مقاله ارائه شده است. ویژگی مبدل TCPS تمام پل (FB) جدید، تبدیل توان تک مرحله، کاهش تلفات انتقال و ریپل ولتاژ پایین است. دو پورت قدرتی دوطرفه ایزوله نشده و یک پورت بار یک طرفه ایزوله شده توسط یکپارچه سازی یک مبدل باک / بوست دو طرفه و یک یکسوکننده بوست بدون پل از طریق یک ترانسفورماتور فرکانس بالا ارائه شده است. پل‌های کلیدزنی در سمت اولیه به اشتراک گذاشته می شوند، از این رو تعداد کلیدزنی ها کاهش می یابد. مدولاسیون پهنای پالس سمت اولیه و استراتژی کنترل تغییر فاز سمت ثانویه برای فراهم کردن دو کنترل مستقل به کار می رود. تنظیم ولتاژ و توان توسط دو پورت از سه پورت قدرتی بدست می آید. علاوه بر این، ریپل ولتاژ/جریان در پورت-های قدرت سمت اولیه باتوجه به عملیات interleaving کاهش می یابد. کلیدزنی ولتاژ صفر و جریان صفر به ترتیب برای کلیدزنی های فعال و دیودها قابل تحقق هستند. یک FB-TPC معمولی یکسوکننده دوبرابرکننده ولتاژ توسعه داده شده و توسط روش پیشنهادی تجزیه و تحلیل شده است. اصول عملیات، استراتژی کنترل و ویژگی های FB-TPC ارائه شده است. آزمایشاتی برای نشان دادن امکان و اثربخشی روش پیشنهادی انجام شده است.
1.مقدمه
باتری ذخیره سازی قادر به ذخیره بلند مدت انرژی است و یک عنصر حیاتی در سیستم های قدرت تجدیدپذیر باتوجه به ماهیت متناوب بودن انرژی می باشد. سیستم های توان انرژی تجدیدپذیر نیاز به چندین منبع انرژی رابط مانند سلول های خورشیدی (PV)، سوخت فسیلی با بار همراه با یک باتری پشتیبان دارند. یک مبدل سه ورودی (TPC) در چنین سیستم هایی استفاده می شود، به این دلیل که پورت های رابط چندگانه دارد و می تواند با یک منبع اصلی و یک ذخیره ساز تطبیق پیدا کند و مزایای آن با استفاده از یک سیستم تک مرحله ای ترکیب شود. در مقایسه با استفاده از مبدل های دارای دو پورت رایج، استفاده از TPC باعث کاهش مراحل تبدیل توان و کاهش تعداد بخش ها می شود. از این رو، بهره وری و تراکم توان بهبود پیدا می کند و باعث کاهش هزینه می شود. باتوجه به مزایای گفته شده، TPC بطور مداوم در حال تحول است و نوآوری های جدیدی در حال ظهور هستند.
6.نتیجه گیری
در این مقاله یک روش سیستماتیک برای ترکیب نمودن مبدل های سه پورته (TPCها) مبدل دوطرفه میانی و یکسوسازهای بوست بدن پل ارائه شد. مبدل دوطرفه و یکسوساز بوست بدن پل توسط یک توانس فرکانس بالا به هم وصل می شوند تا منابع چندگانه و خروجی بار ایزوله را همزمان به هم مرتبط سازند. تبدیل توان تک مرحله ای برای بهبود بازده تبدیل سیستم توان به کار گرفته شد. تنظیمات توان و ولتاژ با استفاده از مدولاسیون عرض پالس در کلیدهای پل سمت اولیه و مدولاسیون شیفت فاز روی کلیدهای ثانویه برای دو پورت از سه پورت توان حاصل شد . علاوه بر این، عملیات کلیدزنی نرم روی تمام کلیدها و دیودهای فعال بدست آمد. ریپل های ولتاژ / جریان با توجه به عملکرد عالی توپولوژی TPC ارائه شده و استراتژی های مدولاسیون کاهش یافتند. استرس های ولتاژ دستگاه ها به دلیل محدود شدن ولتاژها توسط ولتاژ ورودی و خروجی کاهش یافتند. این ویژگی ها توپولوژی ارائه شده را نامزد خوبی برای سیستم توان تجدیدپذیر نمودند. یک TPC تمام پل معمولی توسعه داده شده توسط روش ارائه شده با قواعد عملکرد مداری، استراتژی های کنترل و شاخص های نشان داده شده تحلیل شد. نتایج آزمایشگاهی نمونه اولیه 800 واتی امکان پذیری و کارآمدی توپولوژی ارائه شده و مزیت های آن را تایید نمودند.
Abstract
A systematic method for deriving soft-switching three-port converters (TPCs), which can interface multiple energy, is proposed in this paper. Novel full-bridge (FB) TPCs featuring single-stage power conversion, reduced conduction loss and low voltage stress are derived. Two non-isolated bidirectional power ports and one isolated unidirectional load port are provided by integrating an interleaved bidirectional Buck/Boost converter and a bridgeless Boost rectifier via a high frequency transformer. The switching bridges on the primary side are shared, hence the number of active switches is reduced. Primary-side pulse width modulation and secondary-side phase shift control strategy are employed to provide two control freedoms. Voltage and power regulations over two of the three power ports are achieved. Furthermore, the current/voltage ripples on the primary-side power ports are reduced due to the interleaving operation. Zero-voltage-switching and zero-current-switching are realized for the active switches and diodes, respectively. A typical FB-TPC with voltage-doubler rectifier developed by the proposed method is analyzed in detail. Operation principles, control strategy and characteristics of the FB-TPC are presented. Experiments have been carried out to demonstrate the feasibility and effectiveness of the proposed topology derivation method.
I. INTRODUCTION
STORAGE battery capable of long-term energy buffering has been a critical element in renewable power systems due to the intermittent nature of sustainable energy [1][2]. Renewable energy power systems need to interface several energy sources such as photovoltaic (PV) array, fuel cells with the load along with a battery backup. A three-port converter (TPC) finds applications in such systems, because it has multiple interfacing ports and can accommodate a primary source and a storage and combines their advantages by utilizing a single power stage[3][4]. In comparison with using multiple traditional two-port converters, the most attractive features of using a TPC are reduced power conversion stages and reduced component count. Hence the efficiency and power density are improved and the cost is reduced[5]. Due to its advantages, the TPC is continuously evolving and new topologies and innovations have been continuously emerging [5]-[23].
VI. CONCLUSION
In this paper, a systematic method for synthesizing three-port converters (TPCs) from interleaved bidirectional converter and bridgeless Boost rectifiers has been proposed. The bidirectional converter and the bridgeless Boost rectifier are connected by a high-frequency transformer to interface multiple bidirectional sources and isolated output load simultaneously. Single-stage power conversion is realized to improve conversion efficiency of the power system. Voltage and power regulations over two of the three power ports are achieved by using interleaved pulse width modulation on primary-side switching-bridges and phase-shift modulation on secondary-side switches. Furthermore, soft-switching operation of all of the active-switches and diodes has been achieved. The voltage/current ripples are reduced thanks to the excellent performance of the proposed TPC topologies and modulation strategies. The voltage stresses of the devices are reduced because the voltages of devices are naturally clamped by the input and output voltages. These features make the proposed topologies good candidates for renewable power systems. A typical full-bridge TPC developed by the proposed method is analyzed with circuit operation principles, control strategies and characteristics presented. Experimental results of a 800W prototype have verified the feasibility and effectiveness of the proposed topology derivation method and the advantages of the derived TPC topologies.
چکیده
1. مقدمه
2. بدست آوردن FB TCP از مبدل دوطرفه و یکسوسازهای بوست بدون پل
3. قواعد عملیاتی FB-TCP با دوبرابر کننده ولتاژ
1) CCM
2) DCM1
3) DCM2
4. تجزیه و تحلیل و شاخص ها
الف. شخص های خروجی
ب. شاخص های کلیدزنی نرم
ج. ریپل جریان پورت باتری
ه. تعمیم توپولوژی
5. نتایج آزمایش
6. نتیجه گیری
Abstract
I. INTRODUCTION
II. DERIVATION OF THE FB TPC FROM BIDIRECTIONAL CONVERTER AND BRIDGELESS BOOST RECTIFIERS
III. OPERATIONAL PRINCIPLES OF THE FB-TPC WITH VOLTAGE DOUBLER
1) CCM
2) DCM1
3) DCM2
IV. CHARACTERISTICS AND ANALYSIS
A. Output Characteristic
B. Soft-Switching Characteristics
C. Current Ripple of the Battery Port
D. Design Consideration
E. Topology Extension
V. EXPERIMENTAL RESULTS
- اصل مقاله انگلیسی با فرمت ورد (word) با قابلیت ویرایش
- ترجمه فارسی مقاله با فرمت ورد (word) با قابلیت ویرایش، بدون آرم سایت ای ترجمه
- ترجمه فارسی مقاله با فرمت pdf، بدون آرم سایت ای ترجمه