تعداد نشریات | 44 |
تعداد شمارهها | 1,312 |
تعداد مقالات | 16,134 |
تعداد مشاهده مقاله | 52,722,001 |
تعداد دریافت فایل اصل مقاله | 15,388,968 |
تحلیل یک مبدل سوئیچ-خازنی با قابلیتهای تثبیت ولتاژ خروجی و کلیدزنی نرم | ||
مجله مهندسی برق دانشگاه تبریز | ||
مقاله 8، دوره 50، شماره 2 - شماره پیاپی 92، مرداد 1399، صفحه 587-604 اصل مقاله (2.61 M) | ||
نوع مقاله: علمی-پژوهشی | ||
نویسنده | ||
رضا بیرانوند* | ||
دانشکده مهندسی برق و کامپیوتر- دانشگاه تربیت مدرس | ||
چکیده | ||
چگالی توان بالای مبدلهای سوئیچ-خازنی ناشی از فقدان عناصر مغناطیسی است. اما، این موضوع منجربه عدمتوانایی در تثبیت ولتاژ خروجی و کلیدزنی سخت، بهخاطر جریانهای لحظهای بزرگ، میشود. این جریانها سبب افزایش تلفات کلیدزنی و نویز و محدودشدن توان قابلپردازش میگردد. هرچند اخیراً با افزودن سلفهای کوچک به ساختار برخی از مبدلهای سوئیچ-خازنی عملکرد آنها بهبود یافتهاست، ولی فقط تعداد معدودی از آنها توانایی تثبیت ولتاژ خروجی و کلیدزنی نرم را دارند. در اینجا، با ترکیب یک برشگر فعال و یک مبدل سوئیچ-خازنی، در محدوده وسیعی از تغییرات ولتاژ ورودی و بار هر دو ویژگی تثبیت ولتاژ خروجی و کلیدزنی نرم در ادوات نیمههادی قدرت حاصل شدهاست. بهخاطر کاهش تلفات کلیدزنی و نویز میتوان فرکانس را جهت کاهش اندازه سلفها و خازنها افزایش داد. این موضوع، ضمن کاهش حجم مبدل، عملکرد آن را بهبود میبخشد، زیرا در عمل سلفها و خازنهای کوچک مشخصات فرکانس بالای مطلوبتری دارند. بنابراین، مبدل اصلاحشده در توانهای بالا از ساختار رایج بهتر است. در اینجا، علاوهبر تحلیل ریاضی، برای تثبیت یک ولتاژ خروجی V400 با وجود تغییرات وسیع ولتاژ ورودی (V100-50) و مقاومت بار (kΩ8-Ω400)، مبدل مذکور در فرکانسkHz200 شبیهسازی و ساخته شدهاست | ||
کلیدواژهها | ||
برشگر فعال؛ تثبیت ولتاژ خروجی؛ کلیدزنی نرم؛ مبدل سوئیچ-خازنی | ||
مراجع | ||
[1] F. F. Kunzinger and K. Sohn, “Non-magnetic dc to dc converter circuits,” In INTELEC-1978, pp. 213-218, 1978. [2] M. D. Seeman, V. W. Ng, H. P. Le, M. John, E. Alon, and S. R. Sanders, “A comparative analysis of switched-capacitor and inductor-based dc-dc conversion technologies,” In COMPEL, IEEE 12th Workshop on. pp. 1-7, June, 2010. [3] L. Gu, K. Jin, X. Ruan, M. Xu, and F. C. Lee, “A family of switching capacitor regulators,” Power Electronics, IEEE Transactions on, 29(2), pp. 740-749, 2014. [4] R. H. Dennard, B. L. Ji, and R. K. Montoye, No. 8, 395, 438, Washington, DC: U.S. Patent and Trademark Office, 2013. [5] M. Shoyama, T. Naka, and T. Ninomiya, “Resonant SCC with high efficiency,” In PESC 04. IEEE 35th Annual, Vol. 5, pp. 3780-3786, June, 2004. [6] M. Shoyama, F. Deriha, and T. Ninomiya, “Evaluation of conducted noise of resonant switched capacitor converter,” In INTELEC'06. 28th, IEEE, pp. 1-5, 2006. [7] M. S. Makowski, and D. Maksimovic, “Performance limits of switched-capacitor DC-DC converters,” In PESC'95, 26th Annual IEEE, Vol. 2, pp. 1215-1221, June, 1995. [8] M. D. Seeman, and S. R. Sanders, “Analysis and optimization of switched-capacitor DC–DC converters,” Power Electronics, IEEE Transactions on, 23(2), pp. 841-851, 2008. [9] M. Xu, J. Sun, and F. C. Lee, “Voltage divider and its application in the two-stage power architecture,” In APEC'06. 21th Annual IEEE, pp. 7-12, March, 2006. [10] S. Xiong, S. C. Wong, S. C. Tan, and C. K. Tse, “A family of exponential step-down switched-capacitor converters and their applications in two-stage converters,” Power Electronics, IEEE Trans. on, 29(4), pp. 1870-1880, 2014. [11] D. F. Cortez, G. Waltrich, J. Fraigneaud, H. Miranda, and I. Barbi, “Dc–dc converter for dual-voltage automotive systems based on bidirectional hybrid switched-capacitor architectures,” Industrial Electronics, IEEE Transactions on, Vol. 62, No. 5, pp. 3296 – 3304, 2015. [12] R. L. Andersen, T. B. Lazzarin, and I. Barbi, “A 1-kW step-up/step-down switched-capacitor ac–ac converter,” Power Electronics, IEEE Trans. on, 28(7), pp. 3329-3340, 2013. [13] W. Qian, D. Cao, J. G. Cintrón-Rivera, M. Gebben, D. Wey, and F. Z. Peng, “A switched-capacitor dc–dc converter with high voltage gain and reduced component rating and count,” Industry Applications, IEEE Transactions on, 48(4), pp. 1397-1406, 2012. [14] L. Muller and J. W. Kimball, “A dynamic model of switched-capacitor power converters,” Power Electronics, IEEE Transactions on, 29(4), pp. 1862-1869, 2014. [15] S. Ben-Yaakov, “Behavioral average modeling and equivalent circuit simulation of switched capacitors converters,” Power Electronics, IEEE Transactions on, 27(2), pp. 632-636, 2012. [16] M. K. Alam and F. H. Khan, “Efficiency characterization and impedance modeling of a multilevel SCC using pulse dropping switching scheme,” Power Electronics, IEEE Transactions on, 29(6), pp. 3145-3158, 2014. [17] M. Evzelman and S. Ben-Yaakov, “Average-current-based conduction losses model of SC converters,” Power Electronics, IEEE Trans. on, 28(7), pp. 3341-3352, 2013. [18] Y. P. B. Yeung, K. W. Cheng, S. L. Ho, K. K. Law, and D. Sutanto, “Unified analysis of switched-capacitor resonant converters,” Industrial Electronics, IEEE Transactions on, 51(4), pp. 864-873, 2004. [19] T. Mishima, Y. Takeuchi, and M. Nakaoka, “Analysis, design, and performance evaluations of an edge-resonant switched capacitor cell-assisted soft-switching PWM boost dc–dc converter and its interleaved topology,” Power Electronics, IEEE Trans. on, 28(7), pp. 3363-3378, 2013. [20] D. Cao and F. Z. Peng, “A family of zero current switching switched-capacitor dc-dc converters,” In APEC, 2010 25th Annual IEEE, pp. 1365-1372, February, 2010. [21] J. Chen and A. Ioinovici, “SC quasi-resonant converter operating at constant switching frequency,” In INTELEC’95. 17th IEEE, pp. 315-321, 1995. [22] E. Hamo, A. Cervera, and M. M. Peretz, “Multiple conversion ratio resonant switched-capacitor converter with active zero current detection,” Power Electronics, IEEE Transactions on, 30(4), pp. 2073-2083, 2015. [23] A. Cervera, M. Evzelman, M. M. Peretz, and S. Ben-Yaakov, “A high-efficiency resonant switched capacitor converter with continuous conversion ratio,” Power Electronics, IEEE Trans. on, 30(3), pp. 1373-1382, 2015. [24] L. He, “A novel quasi-resonant bridge modular switched-capacitor converter with enhanced efficiency and reduced output voltage ripple,” Power Electronics, IEEE Transactions on, 29(4), pp. 1881-1893, 2014. [25] Y. Ye, K. W. E. Cheng, J. Liu, and C. Xu, “A family of dual-phase-combined zero-current switching switched-capacitor converters,” Power Electronics, IEEE Transactions on, 29(8), pp. 4209-4218, 2014. [26] K. Sano and H. Fujita, “Performance of a high-efficiency SC-based resonant converter with phase-shift control,” Power Electronics, IEEE Transactions on, 26(2), pp. 344-354, 2011. [27] A. Cervera and M. Mordechai Peretz, “Resonant switched-capacitor voltage regulator with ideal transient response,” Power Elec., IEEE Trans. on, 30(9), pp. 4943-4951, 2015. [28] S. Goodarzi, R. Beiranvand, S. M. Mousavi, and M. Mohamadian, “A new algorithm for increasing balancing speed of switched-capacitor lithium-ion battery cell equalizers,” Power Electronics, Drives Systems and Tech. Conference (PEDSTC), IEEE, pp. 292-297, 2015. [29] Y. Ye and K. W. E. Cheng, “A family of single-stage switched-capacitor–inductor PWM converters,” Power Electronics, IEEE Trans. on, 28(11), pp. 5196-5205, 2013. [30] Y. Yuanmao and K. W. Cheng, “Level-shifting multiple-input SC voltage copier,” Power Electronics, IEEE Transactions on, 27(2), pp. 828 – 837, 2012. [31] مهدی سلیمی و مریم پرنادم، «مبدل dc-dc افزاینده جدید مبتنی بر کلیدزنی سلفی/خازنی با بهره ولتاژ بسیار بالا،» مجله مهندسی برق دانشگاه تبریز، دوره 47، شماره 1، صفحات 107-121 ، 1396. [32] M. Chen, K. K. Afridi, S. Chakraborty, and D. J. Perreault, “Multitrack power conversion architecture,” Power Electronics, IEEE Trans. on, 32(1), pp. 325 – 340, 2017. [33] P. K. Peter and V. Agarwal, “On the input resistance of a reconfigurable switched capacitor DC–DC converter-based maximum power point tracker of a photovoltaic source,” Power Electronics, IEEE Transactions on, 27(12), pp. 4880-4893, 2012. [34] A. Parastar and J. K. Seok, “High-gain resonant switched-capacitor cell-based DC/DC converter for offshore wind energy systems,” Power Electronics, IEEE Transactions on, 30(2), pp. 644-656, 2015. [35] R. Beiranvand, “Analysis of a switched-capacitor converter above its resonant frequency to overcome voltage regulation issue of resonant SCCs,” Industrial Electronics, IEEE Transactions on, 63 (9), pp. 5315 – 5325, Sept. 2016. [36] R. Beiranvand, “Regulating the output voltage of the resonant switched-capacitor converters below their resonant frequencies,” Industrial Electronics, IEEE Trans. on, Vol. 64, No. 7, pp. 5236 – 5249, July 2017. [37] S. Li, Y. Zheng, B. Wu, and K. M. Smedley, “A family of resonant two-switch boosting switched-capacitor converter with ZVS operation and a wide line regulation range” Power Electronics, IEEE Transactions on, Vol. 33, no. 1, pp. 448 – 459, Jan. 2018. [38] J. C. Dias and T. B. Lazzarin, “A family of voltage-multiplier unidirectional single-phase hybrid boost PFC rectifiers,” Industrial Electronics, IEEE Transactions on, Vol. 65, No.1, pp. 232 – 241, Jane, 2018. [39] J. C. Rosas-Caro, J. M. Ramirez, F. Z. Peng, and A. Valderrabano, “A dc-dc multilevel boost converter,” IET Power Electronics, Vol. 3, No. 1, pp. 129–137, 2010. [40] J. C. Rosas-Caro, J. M. Ramirez, P. M. García-Vite, “Novel dc-dc multilevel boost converter,” IEEE, pp. 2146-2151, 2008. | ||
آمار تعداد مشاهده مقاله: 506 تعداد دریافت فایل اصل مقاله: 476 |