تحلیل و پیاده‌سازی یک مبدل DC-DC کاهنده با روش کنترلی جدید به‌منظور کاهش تلفات مبدل
الموضوعات :
محمدرضا بنائي
1
,
سجاد قابلی ثانی
2
1 - دانشكده فنی و مهندسی، دانشگاه شهید مدنی آذربایجان
2 - دانشكده فنی و مهندسی، دانشگاه شهید مدنی آذربایجان
الکلمات المفتاحية: مبدل کاهنده, مبدل دو کلیده, روش کنترلی, کاهش تلفات,
ملخص المقالة :
در این مقاله، یک مبدل کاهنده مبتنی بر مبدل‌های باک و باک-بوست با استفاده از روش کاهش تلفات پیشنهاد شده است. در پیاده سازی مبدل پیشنهادی، از خازن‌های غیر الکترولیتی استفاده شده که منجر به افزایش طول عمر و کاهش وزن و حجم مدار شده است. در این مقاله، مبدل پیشنهادی با سایر مبدل‌های کاهنده مورد مقایسه قرار گرفته است. به منظور افزایش بازدهی مبدل نسبت به ساختارهای دیگر، از روشی مبتنی بر تعیین چرخه‌های کاری به منظور کاهش تلفات مبدل استفاده شده است که منجر به افزایش بازدهی خروجی مبدل شده است. همچنین به منظور نمایش تغییرات بازدهی با استفاده از روش پیشنهادی نسبت به روش متداول، بازدهی مبدل توسط محاسبات تئوری تحت شرایط واقعی محاسبه شده و خروجی نتایج تلفات مقایسه شده است. علاوه بر این، مبدل پیشنهادی از مزیت زمین مشترک با منبع ورودی برخوردار بوده و دارای بهره کاهندگی مناسب می‌باشد. درنهایت، این مبدل به صورت برد چاپی پیاده سازی شده و تحت توان خروجی 100 وات مورد بررسی قرار گرفته است.
[1] S. G. Sani, M. R. Banaei, and S. H. Hosseini, "Analysis and implementation of an isolated high step‐down converter with interleaved output for low voltage applications," International J. of Circuit Theory and Applications, vol. 50, no. 12, pp. 4459-4477, Jul. 2022.
[2] M. R. Banaei and S. G. Sani, "Analysis and implementation of a new SEPIC-based single-switch buck-boost DC-DC converter with continuous input current," IEEE Trans. on Power Electronics, vol. 33, no. 12, pp. 10317-10325, Dec. 2018.
[3] F. Marvi, E. Adib, and H. Farzanehfard, "Efficient ZVS synchronous buck converter with extended duty cycle and low-current ripple," IEEE Trans. on Industrial Electronics, vol. 63, no. 9, pp. 5403-5409, Sept. 2016.
[4] M. Vesali, H. Ranjbar, and F. Ghafoorian, "A new soft‐switching high step‐down DC‐DC converter for voltage regular module application," IET Circuits, Devices & Systems, vol. 16, no. 2, pp. 136-146, Jul. 2021.
[5] K. Yao, Y. Qiu, M. Xu, and F. C. Lee, "A novel winding-coupled buck converter for high-frequency, high-step-down DC-DC conversion," IEEE Trans. on Power Electronics, vol. 20, no. 5, pp. 1017-1024, Sept. 2005.
[6] T. Modeer, S. Norrga, and H. P. Nee, "High-voltage tapped-inductor buck converter utilizing an autonomous high-side switch," IEEE Trans. on Industrial Electronics, vol. 62, no. 5, pp. 2868-2878, May 2015.
[7] C. T. Pan, C. F. Chuang, and C. C. Chu, "A novel transformerless interleaved high step-down conversion ratio DC-DC converter with low switch voltage stress," IEEE Trans. on Industrial Electronics, vol. 61, no. 10, pp. 5290-5299, Oct. 2014.
[8] K. I. Hwu, W. Z. Jiang, and Y. T. Yau, "Nonisolated coupled-inductor-based high step-down converter with zero DC magnetizing inductance current and nonpulsating output current," IEEE Trans. on Power Electronics, vol. 31, no. 6, pp. 4362-4377, Jun. 2016.
[9] O. Kirshenboim and M. M. Peretz, "High-efficiency nonisolated converter with very high step-down conversion ratio," IEEE Trans. on Power Electronics, vol. 32, no. 5, pp. 3683-3690, May 2017.
[10] F. Marvi, E. Adib, and H. Farzanehfard, "Efficient ZVS synchronous buck converter with extended duty cycle and low-current ripple," IEEE Trans. on Industrial Electronics, vol. 63, no. 9, pp. 5403-5409, Sept. 2016.
[11] M. A. Kumar and R. Bhakthavatchalu, "FPGA based delay PUF implementation for security applications," in Proc. Int. Conf. on Technological Advancements in Power and Energy, TAP Energy'17, 6 pp., Kollam, India, 21-23 Dec. 2017.
[12] A. Mostaan, S. A. Gorji, M. N. Soltani, and M. Ektesabi, "A novel single switch transformerless quadratic DC/DC buck-boost converter," in Proc. 19th European Conf. on Power Electronics and Applications, EPE'17 ECCE Europe, 6 pp., Warsaw, Poland, 11-14 Sept. 2017.
[13] M. Uno and A. Kukita, "PWM switched capacitor converter with switched-capacitor-inductor cell for adjustable high step-down voltage conversion," IEEE Trans. on Power Electronics, vol. 34, no. 1, pp. 425-437, Jan. 2019.
[14] A. Ganjavi, H. Ghoreishy, and A. A. Ahmad, "A novel single-input dual-output three-level DC-DC converter," IEEE Trans. on Industrial Electronics, vol. 65, no. 10, pp. 8101-8111, Oct. 2018.
[15] H. Kose and M. T. Aydemir, "A step-down isolated three-phase IGBT boost PFC rectifier using a novel control algorithm with a novel start-up method," Turkish J. of Electrical Engineering and Computer Sciences, vol. 29, no. 2, pp. 978-993, Mar. 2021.
[16] C. Tu, R. Chen, and K. D. T. Ngo, "Series-resonator buck converter-viability demonstration," IEEE Trans. on Power Electronics, vol. 36, no. 9, pp. 9693-9697, Sep. 2021.
[17] S. Khalili, N. Molavi, and H. Farzanehfard, "Soft-switched asymmetric interleaved WCCI high step-down converter with low-voltage stress," IEEE J. of Emerging and Selected Topics in Power Electronics, vol. 9, no. 6, pp. 6692-6699, Dec. 2021.
[18] S. P. Syrigos, G. C. Christidis, T. P. Mouselinos, and E. C. Tatakis, "A non‐isolated DC‐DC converter with low voltage stress and high step‐down voltage conversion ratio," IET Power Electronics, vol. 14, no. 6, pp. 1219-1235, Mar. 2021.
[19] M. L. Nejad, M. Esteki, R. Heidari, and E. Adib, "An improved cascade buck converter for high step-down DC-DC applications," IEEE J. of Emerging and Selected Topics in Industrial Electronics, vol. 3, no. 3, pp. 626-634, Jul. 2022.
[20] L. Zhu, et al., "Buck-boost type high step-down low power modular converter for medium voltage DC systems," IEEE Trans. on Power Electronics, vol. 38, no. 1, pp. 634-646, Jan. 2023.
[21] D. Cheshmdehmam, E. Adib, and H. Farzanehfard, "Soft-switched nonisolated high step-down converter," IEEE Trans. Ind. Electron., vol. 66, no. 1, pp. 183-190, Jan. 2019.
[22] M. Hajiheidari, H. Farzanehfard, and M. Esteki, "Asymmetric ZVS buck converters with high-step-down conversion ratio," IEEE Trans. Ind. Electron., vol. 68, no. 9, pp. 7957-7964, Sept. 2021.
