مبدل DC-DC تک سوئیچی غیر ایزوله با بازده و بهره بالا و ریپل جریان ورودی کم برای کاربردهای فتوولتاییک

نویسندگان

دانشکده فنی و مهندسی - دانشگاه لرستان

چکیده

امروزه استفاده از منابع انرژی پراکنده ازجمله انرژی خورشیدی اهمیت زیادی در موضوع تأمین انرژی به خود اختصاص داده است. برای کاربردهای اتصال به شبکه لازم است ولتاژ خروجی آرایه خورشیدی که ممکن است با تغییرات گسترده ولتاژ همراه باشد توسط یک مبدل DC-DC به ولتاژ ثابت و بالاتری تبدیل گردد. ازجمله معیارهای اساسی برای بررسی میزان کارایی مبدل‌های DC-DC می‌توان به بهره ولتاژ، بازدهی، سادگی سیستم کنترل، سادگی ساختار مدار، قیمت تمام‌شده، ریپل جریان ورودی و استرس ولتاژ و جریان در ادوات الکترونیک قدرت اشاره کرد. در این مقاله یک مبدل DC-DC ایزوله (بدون ترانسفورماتور) با بازده و بهره بالا و ریپل جریان کم معرفی‌شده است. برای ارزیابی صحت محاسبات نظری و ایده حاکم بر طراحی مبدل، نمونه آزمایشگاهی مدار موردنظر ساخته‌شده است. مشخصات اساسی عملکرد مبدل همچون بهره ولتاژ و بازده، بررسی و با مدارات مشابه مقایسه می‌شود. نتایج به‌دست‌آمده بیانگر بهبود بازده و بهره ولتاژ در این مبدل و نیز مؤید محاسبات نظری است.

کلیدواژه‌ها

عنوان مقاله [English]

Single Switch non-Isolated DC-DC Converter with High Gain and Efficiency and Low Input Current Ripple for Photovoltaic Applications

نویسندگان [English]

  • E. Rokrok
  • L. Miri
Department of Electrical Engineering, Faculty of Engineering, University of Lorestan, Khorramabad, Iran
چکیده [English]

Nowadays, using distributed energy resources (DERs) such as solar energy have gained a high degree of importance for supplying customers. For grid-connected applications, it is necessary to step up the varying output voltage of the solar array which is done by a DC-DC converter. The essential criterions for evaluating the effectiveness of a converter are voltage gain, efficiency, circuit simplicity, total cost, input current ripple and voltage/current stress on power elements. In this paper a single switch non-isolated (transformer less) DC-DC converter with high voltage gain, high efficiency and low input current ripple is proposed. To verify the performance of the proposed DC-DC converter, a prototype circuit is fabricated and the essential performance indexes such as voltage gain and efficiency are measured and compared with the similar converters. Results show the improvement in gain and efficiency which validate the theoretical studies.

کلیدواژه‌ها [English]

  • DC-DC Converter
  • Converter Voltage Gain
  • Input Current Ripple
  • Converter Efficiency

مراجع

[1] K. Strunz, E. Abbasi and D. N. Huu, “DC microgrid for wind and solar power integration,” IEEE J. Emerg. Sel. Topics Power Electron., vol. 2, no. 1, pp. 115–126, 2014.
[2] B. Gu, J. Dominic, B. Chen and L. Zhang, “Hybrid transformer ZVS/ZCS DC–DC converter with optimized magnetics and improved power devices utilization for photovoltaic module applications,”  IEEE Trans. Power Electron., vol. 30, no. 4, pp. 2127–2136, 2015.
[3] O. Abutbul, A. Gherlitz, Y. Berkovich, and A. Ioinovici, “Step-up switching-mode converter with high voltage gain using a switched capacitor circuit,”  IEEE Trans. Circuits Syst., vol. 50, no. 8, pp. 1098–1102, 2003.
[4] Y. Ye and K. W. E. Cheng, “A family of single-stage switched-capacitor–inductor PWM converters,” IEEE Trans. Power Electron., vol. 28, no. 11, pp. 5196–5205, 2013.
[5] T. Nouri, S. H. Hosseini, and E. Babaei, “Analysis of voltage and current stresses of a generalised step-up DC–DC converter,”  IET Power Electron, vol. 7, no. 6, pp. 1347–1361, 2014.
[6] M. Zhu and F. L. Luo, “Series SEPIC implementing voltage-lift technique for DC–DC power conversion,” IET Power Electron., vol. 1, no. 1, pp. 109–121, 2008.
[7] F. L. Luo and H. Ye, “Positive output super-lift converters,” IEEE Trans. Power Electron., vol. 18, no. 1, pp. 105–113, 2003.
[8] S. Lee, P. Kim, and S. Choi, “High step-up soft-switched converters using voltage multiplier cells,”  IEEE Trans. Power Electron., vol. 28, no. 7, pp. 3379–3387, 2013.
[9] D. Maksimovic and S. Cuk, “Switching converters with wide DC conversion range,”  IEEE Trans. Power Electron., vol. 6, no. 1, pp. 151–157, 1991.
[10] N. Vazquez, L. Estrada, C. Hernandez, and E. Rodriguez, “The tapped inductor boost converter,” in Proc. IEEE Int. Symp. Ind. Electron. (ISIE), pp. 538–543 , 2007.
[11] Y. Zhao, W. Li, and X. He, “Single-phase improved active clamp coupled-inductor-based converter with extended voltage doubler cell,” IEEE Trans. Power Electron, vol. 27, no. 6, pp. 2869–2878, 2012.
[12] B. Gu, J. Dominic, B. Chen, L. Zhang, and J.-S. Lai, “Hybrid transformer ZVS/ZCS DC–DC converter with optimized magnetics and improved power devices utilization for photovoltaic module applications,” IEEE Trans. Power Electron., vol. 30, no. 4, pp. 2127–2136, 2015.
[13] A. Ajami, H. Ardi, and A. Farakhor, “A novel high step-up DC/DC converter based on integrating coupled inductor and switched-capacitor techniques for renewable energy applications,” IEEE Trans. Power Electron., vol. 30, no. 8, pp. 4255–4263, 2015.
[14] محمدرضا بنائی، حسین اژدر فائقی بناب، «ارائه یک مبدل dc-dc  جدید بدون ترانسفورماتور با بهره ولتاژ بهبودیافته»، مجله مهندسی برق دانشگاه تبریز، جلد 46، شماره 1، پاییز 1395.
[15] مهدی سلیمی، مریم پرنادم، «مبدل DC-DC افزاینده جدید مبتنی بر کلیدزنی سلفی/خازنی با بهره ولتاژ بسیار بالا»، مجله مهندسی برق دانشگاه تبریز، جلد 47، شماره 1، بهار 1396.
[16] J. M. Rivas, Y. Han, and D. J. Perreault, “A high-frequency resonant inverter topology with low-voltage stress,” IEEE Trans. Power Electron., vol. 23, no. 4, 2008.
[17] G. Wu, X. Ruan,  and Zhihong Ye, “Nonisolated high step-Up DC–DC converters adopting switched-capacitor cell ”, IEEE Trans. Industrial Electronics, vol. 62, no. 1, pp. 383–393,  2015.
[18] N. Molavi, E. Adib, H. Farzanehfard, “ Soft-switched non-isolated high step-up DC–DC converter with reduced voltage stress”, IET Power Electronics, Vol. 9, no. 8, pp.1711-1718,2016. 
مجله مهندسی برق دانشگاه تبریز
دوره 49، شماره 1 - شماره پیاپی 87
اردیبهشت 1398
صفحه 181-190

فایل ها

هم رسانی

ارجاع به این مقاله

آمار