ارائه یک مبدل بوست دو ورودی سوئیچینگ نرم با قابلیت اصلاح ضریب توان

محورهای موضوعی : مهندسی برق الکترونیک

محمدرضا امینی ¹ (دانشکده فنی مهندسی، واحد اصفهان (خوراسگان)، دانشگاه آزاد اسلامی، اصفهان، ایران)
محمد فروغی ² (دانشکده فنی مهندسی، واحد اصفهان (خوراسگان)، دانشگاه آزاد اسلامی، اصفهان، ایران)
احسان ادیب ³ (دانشکده مهندسی برق و کامپیوتر، دانشگاه صنعتی اصفهان، اصفهان، ایران)
محمد روح الله یزدانی ⁴ (دانشکده فنی مهندسی، واحد اصفهان (خوراسگان)، دانشگاه آزاد اسلامی، اصفهان، ایران)

تاریخ دریافت : 1401/04/17 تاریخ پذیرش : 1401/07/13 تاریخ انتشار : 1401/12/01

کلید واژه: مبدل چند ورودی, سوئیچینگ نرم, راندمان بالا, اصلاح ضریب توان, مبدل بوست,

چکیده مقاله :

مبدل های چند ورودی دارای ساختارهای متفاوتی هستند. از این مبدل‌ها می‌‌توان در کاربردهای سیستم توان بر مبنای باد، فوتوولتائیک، خودروهای هیبریدی و ... استفاده نمود. معمولاً در یک سیستم چند ورودی، یکی از ورودی‌ها به منبع AC متصل میشود. در این مبدل ها از تکنیک سوئیچینگ نرم برای افزایش راندمان استفاده می کنند. در این مقاله یک مبدل بوست دو ورودی غیر ایزوله‌ی سوئیچینگ نرم با قابلیت اصلاح ضریب توان پیشنهاد شده است. در این مبدل تنها از یک مدار کمکی با عملکرد ساده برای تحقق سوئیچینگ نرم استفاده شده است. وضعیت‌های عملکرد مبدل پیشنهادی شرح داده شده است. همه‌ی المان‌های نیمه هادی در این مبدل در شرایط سوئیچینگ نرم روشن و خاموش می شوند. به منظور اصلاح ضریب توان در ورودی برق شهر یک کنترل کننده مناسب پیشنهاد شده است. نتایج شبیه سازی مبدل در نرم افزار PSIM نشان دهنده رسیدن مقدار اعوجاج هارمونیکی کل و ضریب قدرت به مقدار مطلوب است. همچنین راندمان مبدل پیشنهادی در مقایسه با مبدل سوئیچینگ سخت چند ورودی با شرایط یکسان، افزایش یافته است. نتایج شبیه سازی PSpice برای یک مبدل نمونه اولیه 200 وات، تحلیل تئوری را تایید می کند.

چکیده انگلیسی:

Multi-input converters have different structures. These converters can be used in applications of power systems based on wind, photovoltaic, hybrid vehicles, etc. In a multi-input system, usually one of the inputs is connected to an AC source. Also, these converters use soft switching techniques to increase efficiency. In this paper, a non-insulated dual input soft-switching boost converter with power factor correction capability is proposed. This converter uses only an auxiliary circuit with simple operation. The operation modes of the proposed converter are described. All of the semiconductor elements in this converter turn on and off in soft switching conditions. The proposed controller circuit is presented with power factor correction capability. The converter is simulated with PSIM and THD and PF shows that the power factor correction in AC input is occurred correctly. The efficiency of the proposed converter is increased in comparison with the multi-input hard switching converter under the same conditions. The simulation results with PSpice for a 200-watt prototype converter confirm the theoretical analysis.

منابع و مأخذ:

[1]        K. Gummi and M. Ferdowsi. “Derivation of new double-input dc-dc converters using h-bridge cells as building blocks. in Industrial Electronics”, in 34th Annual Conference of IECON, 2008, doi:10.1109/IECON.2008.4758403.

[2]        M. Anish John Paul, C. Agees Kumar and J. Jerusalin Carol, “Investigation on extendable multiport DC–DC boost converter for hybrid renewable energy systems”, Journal for Control, Measurement, Electronics, Computing and Communications, vol.62, no.4, pp. 486-502, 2021, doi:10.1080/00051144.2021.1985704.

[3]        V. Prabhala, P. Fajri, V. Gouribhatla, B. Baddipadiga and M. Ferdowsi, “A DC–DC converter with high voltage gain and two input boost stages”, IEEE Transactions on Power Electronics, vol.31, no.6, pp. 4206-4215, 2015, doi:10.1109/TPEL.2015.2476377

[4]        B. Nguyen, H. Cha, T. Nguyen and H. Kim, “Family of integrated multi-input multi-output DC-DC power converters”, International Power Electronics Conference Niigata, IEEE.2018, doi:10.23919/IPEC.2018.8507791.

[5]        K. Varesi, S.H. Hosseini, M. Sabahi and E. Babaei, “Modular non-isolated multi-input high step-up dc–dc converter with reduced normalised voltage stress and component count”, IET Power electronics. vol.11, no.6, pp. 1092-1100, 2018, doi:10.1049/iet-pel.2017.0483.

[6]        S.A. Gorji, M. Ektesabi and J. Zheng. “Double-input boost/Y-source DC-DC converter for renewable energy sources”, in 2016 IEEE 2nd Annual Southern Power Electronics Conference, 2016, doi:10.1109/SPEC.2016.7846020.

[7]        S.A. Gorji, H.G. Sahebi, M. Movahed and M. Ektesabi, “Multi-Input Boost DC-DC Converter with Continuous Input-Output Current for Renewable Energy Systems”, in 4th International Future Energy Electronics Conference, 2019, doi:10.1109/IFEEC47410.2019.9014953.

[8]        S.H. Mirlohi, M.R. Yazdani, and M.R. Amini, “A ZVT Auxiliary Circuit for High Step-Up Multi-Input Converters with Diode-Capacitor Multiplier”, Majlesi Journal of Electrical Engineering. vol.15, no.2, pp. 53-64, 2021, doi:10.52547/mjee.15.2.53.

[9]        M. Delshad, A.T. Harchegani, M. Karimi and M. Mahdavi, “A new ZVT Multi Input Converter for hybrid sources systems”. in International Conference on Applied Electronics,2016, doi:10.1109/AE.2016.7577242.

[10]      N. Anandh, “Double input soft-transition DC-DC converter for photo-voltaic applications”, in International Conference on Recent Trends in Electronics, Information & Communication Technology, 2016, doi:10.1109/RTEICT.2016.7808217.

[11]      M. Foroughi and M.R. Amini, “A New Dual Input Boost Converter with Zero Voltage Switching”, Iranian Journal of Science and Technology, Transactions of Electrical Engineering, pp. 1-9, 2020, doi:10.1007/s40998-020-00383-9.

[12]      R.J. Wai, C.Y. Lin, J.J. Liaw and Y.R. Chang, “Newly designed ZVS multi-input converter”. IEEE Transactions on Industrial Electronics, vol.58, no.2,  pp. 555-566, 2011, doi:10.1109/TIE.2010.2047834.

[13]      M.R. Amini, M. Mahdavi, A. Emrani and H. Farzanehfard, “Soft switching bridgeless power factor correction with reduced conduction losses and no stresses”, IET Power Electronics, vol.5, no.3,  pp. 334-340, 2012, doi:10.1049/iet-pel.2011.0101.

[14]      A. Emrani, M.R. Amini and H. Farzanehfard, “Soft single switch resonant buck converter with inherent PFC feature”, IET Power Electronics, vol.6, no.3, pp. 516-522, 2013, doi:10.1049/iet-pel.2012.0092.

[15]      Moury, S. and J. Lam. “New soft-switched high frequency multi-input step-up/down converters for high voltage DC-distributed hybrid renewable systems”. in Energy Conversion Congress and Exposition, 2017, doi:10.1109/ECCE.2017.8096923.

[16]      M.M. Amin and O.A. Mohammed. “A novel grid-connected multi-input boost converter for HEVs: Design and implementation”. in 2012 IEEE International Electric Vehicle Conference. 2012, doi:10.1109/IEVC.2012.6183243.

[17]      M. Foroughi, M.R. Amini, M.R. Yazdani and E. Adib, “A New Dual Input Boost Converter with Coupled Inductors”, International Journal of Electronics, Published Online, Sep. 2022, doi:10.1080/00207217.2022.2118856.