مبدل DC-DC فوق فزاینده تک کلیدی مبتنی بر تقویت درجه دوم
چکیده
این مقاله یک مبدل DC-DC تک کلیدی غیر مجزا فوق فزاینده جدید را معرفی می کند که برای تنظیم گذرگاه DC در منابع میکرو مختلف، به خصوص برای منابع PV مناسب است. تقویت درجه دوم و روش خازن گزینه شده به ترتیب به عنوان مدار اولیه و مدار ثانویه به کار می روند. سلف تزویج در اتصال بین آن ها اعمال می-شود، در نتیجه بهره ولتاژ DC بالایی به دست می آید. بازده بالا زمانی به دست می آید که استرس ولتاژ روی کلید فعال توسط خازن کلمپ کاهش یابد و در نتیجه، RDC(ON) کوچکتری برای کلید قدرت مورد نیاز است. از سوی دیگر، جریان ورودی مبدل ارائه شده پیوسته است، در نتیجه استرس روی منبع ورودی کاهش می یابد. اصول اجرایی و تجزیه و تحلیل های حالت دائمی به تفصیل برای هر دو حالت هدایت پیوسته و گسسته مورد بحث قرار گرفته اند. همچنین شرط مرزی محاسبه شده است. برای تایید کارایی مبدل معرفی شده و محاسبات تئوری، یک مبدل نمونه اولیه 250 وات با ولتاژ ورودی 24 ولت و ولتاژ خروجی 400 ولت پیاده سازی شده است که به طور خاص برای منابع PV در عملیات CCM طراحی شده است. در آخر نتایج شبیه سازی با نتایج تجربی تایید شده اند؛ حداکثر بازده در 150 وات اتفاق می افتد و بازده بار کامل برابر 92.96 درصد است.
I. مقدمه
امروزه استفاده از منابع تجدیدپذیر انرژی به طور فزاینده ای در جهان در حال گسترش است. برخی از این منابع شامل سلول خورشیدی، سلول سوختی و توربین بادی هستند [1]-[4]. در استفاده از قدرت منابع تجدیدپذیر یاد شده توسط بار AC یا شبکه، مقدار سطح ولتاژ باید تا حد مناسبی افزایش یابد تا به مقدار AC مطلوب برگردانده شود [5]. ماژول های صفحه-PV می توانند در اتصالات سری به کار گرفته شوند تا ولتاژ dc بالاتری به دست آید [6]، [7]، اما مسئله سایه زنی و کاهش قابلیت اطمینان موانع این روش هستند [8]-[12]. بنابراین مبدل تقویت کننده روش بهتری نسبت به چندین سری ماژول صفحه-PV است. مبدل تقویت کننده DC-DC مرسوم یکی از روش های متداول برای افزایش بهره ولتاژ است. با این حال چرخه کار اضافی بیشتری مورد نیاز است و این امر منجر به کاهش بازده می گردد. به علاوه استرس ولتاژ روی کلید معادل ولتاژ خروجی است [13]-[16].
V. نتیجه گیری
یک توپولوژی جدید از مبدل dc-dc فوق فزاینده غیر مجزا برای منابع تجدید پذیر انرژی با استفاده از تقویت درجه دوم به عنوان بخش اولیه و خازن گزینه شده به عنوان بخش ثانویه مدار معرفی شد. جریان ورودی مبدل پیوسته است، بنابراین استرس جریان روی منبع کاهش می یابد. برای تولید بهره ولتاژ بالاتر در این توپولوژی، تنها یک کلید استفاده می شود که پیچیدگی کنترل مبدل را کاهش می دهد. به علاوه انرژی اندوکتانس نشتی به کلی از خازن کلمپ بازگردانی می شود؛ استرس ولتاژ روی کلید اصلی به علت وجود خازن کلمپ نگه داشته می شود، بنابراین مقاومت حالت RDS(on) می تواند پایین انتخاب گردد. برای تایید مبدل ارائه شده، یک نمونه اولیه 250 وات با ولتاژ ورودی 24 ولت و ولتاژ خروجی 400 ولت پیاده سازی شد، شکل موج های خروجی در عملیات CCM نشان داده شد و بازده تقریبا برابر 93 درصد در حالت بار کامل است. محاسبات تئوری تا حدی با نتایج تجربی تصدیق شدند.
Abstract
This paper proposes a novel high step-up nonisolated single switch dc-dc converter suitable for regulating dc bus in various microsources especially for photovoltaic (PV) sources. Quadratic boost and switched-capacitor technique are used as primary and secondary circuits, respectively. A coupled inductor is applied to make a connection between them, so a high dc voltage gain is achieved. High efficiency is yield where voltage stress on active switch is alleviated by clamped capacitor; consequently, smaller R DS(ON) for power switch is required. On the other hand, input current of the proposed converter is continued, hence stress on the input source is reduced. The operating principles and steady-state analyses are discussed in detail for both continuous and discontinuous conduction modes. Also, the boundary condition is computed. To verify the performance of the proposed converter and theoretical calculations, a 250-W prototype converter is implemented with an input voltage of 24 V and an output voltage of 400 V designed especially for PV sources in continuous conduction mode operation. Finally, simulation results are confirmed by experimental results; maximum efficiency is occurred at 150 W and full-load efficiency is 92.96%.
I. INTRODUCTION
NOWADAYS, using renewable sources of energy is more and more expanded all over the world. Some of these sources include solar cell, fuel cell, and wind turbine [1]-[4]. In using the power of mentioned renewable sources by AC load or network, the voltage level value should be increased enough to be inverted to desired AC value [5]. PV-panel modules can be used in series connection to obtain higher dc voltage [6], [7], but shading problem and decreasing reliability are prohibitive in this method [8]-[12]. Therefore, DC-DC boost converter is better way instead of numerical series PVpanel modules. Conventional DC-DC boost converter is one of the common ways for increasing voltage gain. However, high extra duty cycle is required and this results in reduction of efficiency. In addition, voltage stress on the switch is equivalent to output voltage [13]-[16].
V. CONCLUSION
A novel topology of non-isolated high step up dc-dc converter has been introduced into renewable sources of energy by using quadratic boost as primary and switchedcapacitor as secondary part of circuit. Input current of converter is continuous, so current stress on source is reduced. To produce higher voltage gain in this topology, only one switch is used which reduced complexity of converter control. Furthermore, the energy of leakage inductance has recycled throughout of clamped capacitor; the voltage stress on the main switch is clamped because of the existence of clamed capacitor, so low on-state resistance RDS(on) can be chosen. To verify the proposed converter, a prototype 250W is implemented with 24V input and 400V output voltage, output waveforms have illustrated in CCM operation, and efficiency is approximately 93% in full-load. Theoretical calculations are confirmed by experimental results to some extent.
(جهت بزرگ نمایی روی عکس کلیک نمایید)
چکیده
I. مقدمه
II. اصول عملیاتی مبدل ارائه شده
A. عملیات CCM
B. عملیات DCM
III. تجزیه و تحلیل حالت دائمی مبدل معرفی شده
A. عملیات CCM
B. عملیات DCM
C. شرط عملکرد مرزی
IV. طراحی و نتایج تجربی مبدل ارائه شده
V. نتیجه گیری
منابع
Abstract
I. INTRODUCTION
II. OPERATING PRINCIPLES OF PROPOSED CONVERTER
A. CCM Operation
B. DCM Operation
III. STEADY STATE ANALYSIS OF PROPOSED CONVERTER
A. CCM Operation
B. DCM Operation
C. Boundary Operating Condition
IV. DESIGN AND EXPERIMENTAL RESULT OF THE PROPOSED CONVERTER
V. CONCLUSION
REFERENCES
- 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