یک ساختار درهم تنیده از مبدل KY بهبودیافته با نسبت تبدیل بالا برای کاربردهای انرژی های تجدیدپذیر، طراحی، تحلیل و پیاده سازی

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 گروه آموزشی مهندسی برق و کامپیوتر، دانشکده فنی و مهندسی،، دانشگاه محقق اردبیلی، اردبیل، ایران

2 دانشگاه محقق اردبیلی

چکیده

در این مقاله، یک مبدل DC-DC جدید درهم تنیده غیرایزوله افزاینده با بازده بالا برای کاربردهای انرژی های تجدیدپذیر ارائه شده است. در ساختار پیشنهادی، دو مبدل KY بهبودیافته افزاینده درهم تنیده شده اند تا نسبت تبدیل بالا بدون استفاده از سلف های تزویج به دست آید. در مقایسه با مبدل های DC-DC درهم تنیده مرسوم مانند مبدل های بوست، باک-بوست، سپیک، زتا و کاک، مبدل ارائه شده بهره ولتاژ بالاتری دارد که این بهره با چرخه کاری مناسبی به دست می آید. با وجود بهره ولتاژ بالای مبدل پیشنهادی، تنش ولتاژ کلیدهای قدرت و دیودها کم است. بنابراین کلیدهایی با تلفات هدایتی پایین می توانند به کار گرفته شوند تا راندمان مبدل افزایش یابد. علاوره بر این، به سبب استفاده از روش درهم تنیده سازی، ریپل جریان ورودی کم است که این موضوع مبدل پیشنهادی را یک گزینه مناسب برای کاربردهای انرژی های تجدیدپذیر نظیر سیستم تولید توان PV می کند. اصول عملکرد و تحلیل حالت دائمی مبدل پیشنهادی با جزئیات بحث می شود. همچنین راندمان نظری مبدل پیشنهادی محاسبه می شود. در نهایت، یک نمونه 220 واتی از مبدل DC-DC ارائه شده طراحی و در آزمایشگاه پیاده سازی می شود تا عملکرد آن را بررسی شود.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


[1]    A. Sarwar Rana, M. Nasir, H. Abbas Khan, “String level optimization on grid-tied solar PV systems to reduce partial shading loss,” IET Renewable Power Gener., vol. 12, no. 2, pp. 143-148, 2018.
[2]    H. Sekhar Sahu, S. Kumar Nayak, S. Mishra, “Maximizing the power generation of a partially shaded PV array,” IEEE J. Emerging Sel. Top. Power Electron., vol. 4, no. 2. pp. 626-637, 2016.
[3]    F. Sedaghati, SH. Mohammad Salehian, H. Shayeghi, E. Shokati asl, “A configuration of double input Z-source DC-DC converter for standalone PV/battery system application,” J. Energy Manage. Technol., vol. 2, no. 3, pp. 60-69, 2018.
[4]    H. Ardi, A. Ajami, “Study on a high voltage gain SEPIC based DC-DC converter with continuous input current for sustainable energy applications,” IEEE Trans. Power Electron., vol. 33, no. 12. pp. 10403-10409, 2018.
[5]    R. w. Erickson, D. Maksimovic, “Fundamental of power electronics,” Kluwer, Norwel, MA, 2nd edition, 2001.
[6]    N. Mohan, T. M. Undeland, W. P. Robbins, “Power Electronics,”  Wilkey New York, 2nd edition, 2003.
[7]    E. Babaei, Gh. Mostafai Baruji, H. Mashinchi Maheri, “A developed structure of step-up DC/DC converter by using coupled inductor and active-clamped circuit,” J. Oper. Autom. Power Eng.,, vol.5, no.1, pp. 31-42, 2017.
[8]    E. Babaei, Z. Saadatizadeh, “High voltage gain DC–DC converters based on coupled inductors,” IET Power Electron., vol. 11, no. 3, pp. 434-452, 2018.
[9]    A. Farakhor, M. Abapour, M. Sabahi, “Study on the derivation of the continuous input current high-voltage gain DC/DC converters,” IET Power Electron., vol. 11, no. 10, pp. 1652-1660, 2018.
[10]  M. Eskandarpour Azizkandi, F. Sedaghati, H. Shayeghi, “Design of a new step-up DC-DC converter with high voltage gain for PV power application,” 33rd Int. Power System Conf., Tehran, Iran, October 2018.
[11]  S. H. Hosseini, F. Sedaghati, M. Sabahi, GB. Gharepetian, “Zero voltage switching analysis of modular isolated bidirectional DC-DC converter,” IEEE 27th Can. Conf. Electri. Comput. Eng., Canadian, 2014.
[12]  F. Sedaghati, S. H. Hosseini, M. Sabahi, G. Gharepetian, “Analysis and implementation of a modular isolated zero-voltage switching bidirectional DC–DC converter,” IET Power Electron., vol. 7, no. 8, pp. 2035-2049, 2014.
[13]  E. Salary, M. R. Banaei, A. Ajami, “Analysis of switched inductor three-level DC/DC converter,” J. Oper. Autom. Power Eng., vol.6, no.1, pp. 126-134, Jun. 2017.
[14]  M. R. Banaei, H. Ajdar Faeghi Bonab, “A novel structure for single switch non-isolated transformerless buck-boost DC-DC converter,” IEEE Trans. Ind. Electron., vol. 64, no. 1, pp.198-205, 2017.
[15]  M. R. Banaei, H. Ajdar Faeghi Bonab, “High‐efficiency transformerless buck–boost DC–DC converter,” Int. J. Circ. Theor. Appl, vol. 45, pp. 1129-1150, 2017.
[16]  H. Ardi, R. R. Ahrabi, S. N. Ravadanegh, “Non-isolated bidirectional DC–DC converter analysis and implementation,” IET Power Electron., vol. 7, no. 12, pp. 3033-3044, 2014.
[17]  K. I. Hwu, Y. T. Yau, “A novel voltage-boosting converter: KY converter,” IEEE APEC 07, pp. 368-372, 2007.
[18]  K. I. Hwu, Y. T. Yau, “KY converter and its derivatives,” IEEE Trans. Power Electron., vol. 24, no. 1, pp. 128–137, 2009.
[19]  K. L Hwu, K. W. Huang, W. C. Tu, “Step-up converter combining KY and buck-boost converters,”  lET electron. letters, vol. 47, no. 12, pp. 722-724, 2011.
[20]  K. L Hwu, Y. T. Yau, “A KY boost converter,” IEEE Trans. Power Electron., vol. 25, no. ll, pp. 2699-2703, 2010.
[21]  K. I. Hwu, Y. T. Yau, “Two types of KY Buck–Boost converters,” IEEE Trans. Ind. Electron., vol. 56, no. 8, pp. 2970-2980, 2009.
[22]  K. I. Hwu, T. J. Peng, “A novel buck-boost converter combining KY and buck converters,” IEEE Trans. Power Electron., vol. 27, no. 5, pp. 2236-2241, 2012.
[23]  A. Mostaan, H. Zeinali, S. Asghari, A. Baghramian, “Novel high step up DC-DC converters with reduced switch voltage stress,” 5th Power Electron., Drive Syst. Technol. Conf., Tehran, Iran, Feb 2014.
[24]  M. Maalandish, S. H. Hosseini, S. Ghasemzadeh, E. Babaei, R. Sh. Alishah, T. Jalilzadeh, “Six-phase interleaved boost dc/dc converter with high-voltage gain and reduced voltage stress,” IET Power Electron, vol. 10, no. 14, pp. 1904-1914, 2017.
[25]  T. Nouri, N. Vosoughi, S. H. Hosseini, M. Sabahi, “A novel interleaved non-isolated ultrahigh-step-up DC–DC converter with ZVS performance,” IEEE Trans. Ind. Electron., vol. 64, no. 5, pp. 3650-3661, 2017.
[26]  H. Bahrami, Sh. Farhangi, H. Iman-Eini, E. Adib, “A new interleaved coupled-inductor non-isolated soft-switching bidirectional DC–DC converter with high voltage gain ratio,” IEEE Trans. Ind. Electron., vol. 65, no. 7, pp. 5529-5538, 2018.
[27]  T. Rahimi, S. H. Hosseini, M. Sabahi, M. Abapour, G. B. Gharehpetian, “Three-phase soft-switching-based interleaved boost converter with high reliability,” IET Power Electron., vol. 10, no. 3, pp. 377-386, 2017.
[28]  B. Akhlaghi, N. Molavi, M. Fekri, H. Farzanehfard, “High step-up interleaved ZVT converter with low voltage stress and automatic current sharing,” IEEE Trans. Ind. Electron., vol. 65, no. 1, pp. 291-299, 2018.
[29]  F. S. Garcia, J. A. Pomilio, G. Spiazzi. “Modeling and control design of the interleaved double dual boost converter,” IEEE Trans. Ind. Electron., vol. 60, no. 8, pp. 3283 - 3290, 2013.
[30] M. A. G. de Brito, L. Galotto, L. P. Sampaio, G. d. A. e Melo, C. A. Canesin. “Evaluation of the main MPPT techniques for photovoltaic applications,” IEEE Trans. Ind. Electron., vol. 60, no. 3, pp. 1156-1167, 2013.