A New Class of High Efficiency DC-DC Converters Suitable For Fuel Cell and Photovoltaic Applications

مقترح فئة جديدة من الموحدات التي يتم إغلاق مفاتيحها الالكترونية (أشباه الموصلات) عندما يكون التيار الكهربي المار بها يساوي صفرا (ZCS) والجهد الكهربي بين طرفي المفتاح يساوي صفرا (ZVS) أيضا مع مكاسب عالية الجهد. ومن مزايا الموحدات المقترحة أن القيمة القصوى للتيار والجهد تكون محدودة بالمقارنة مع محولات الرنين مما يؤدي إلى تحسين أداء الموحد وتقليل التكلفة. وعلاوة على ذلك ، فإن نسبة التحويل العالية لرفع الجهد بالإضافة إلى الخصائص لمصدر تيار الدخل وخفض التوتر للتيار يجعل الموحدات المقترحة مناسبة تماما لتطبيقات نظم التحويل التي تعمل بالخلايا الكهروضوئية وخلايا الوقود. وتم تحليل الدائرة المقترحة نظريا مع إعطاء المعادلات اللازمة للتصميم. مقارنات بين الأداء للموحدات المقترحة وبعض الدوائر الأخرى ذات نسبة التحويل العالية لرفع الجهد الموجودة حاليا سوف يتم تنفيذها. أخيرا، تم بناء الدائرة عمليا في المختبر لاستخراج النتائج المعملية لتصميم وذلك لتقييم أداء الموحد المقترح

This research project presents a new family of soft switched pulse-width modulated (PWM) quadratic converters which are suitable for systems with a wide fluctuating DC input voltage range, e.g. photovoltaic (PV) and fuel cells systems. In the proposed scheme, an auxiliary circuit is added to the conventional quadratic converter and used to achieve soft-switching for both the active and passive switches while not incurring any additional losses due to the unique location of the snubber capacitor and inductor in the auxiliary circuit. The active switches in the new converters are turned-on with zero-current and zero-voltage switching (ZC-ZVS) and turned-off with zero-voltage switching. The diodes commutate softly and the reverse-recovery problems are greatly alleviated. Besides operating at constant frequency and with reduced commutation losses, the proposed converters are subjected to minimum voltage and current stresses and have output characteristics similar to their hard-switching PWM quadratic converters counterparts. As a result, there are no additional conduction losses in the semiconductor devices. A quadratic boost converter adopting this technique is presented as an example. The principle of operation, theoretical analysis, design equations, simulation and experimental results of the new ZC-ZVS quadratic boost converter are provided to verify the performance of this new family of converters. Principle of operation and experimental results of the proposed ZC-ZVS quadratic boost converter is provided to verify the performance of the proposed soft-switched quadratic boost converter.