مبدل DC-DC افزاينده جديد مبتني بر كليدزني سلفي/خازني با بهره ولتاژ بسيار بالا

A Novel DC-DC Boost Converter Based on Switched-Inductor / Switched-Capacitor with Very High Voltage Gain

در اين مقاله ساختار جديدي از مبدل‌هاي DC به DC بدون ترانسفورمرِ متقارن به‌منظور افزايش بهره ولتاژ آن ارائه شده است. مي‌توان با توسعه ماژولار سيستم پيشنهادي، حداكثر بهره ولتاژ مبدل و همچنين تنش كليدهاي قدرت را به‌دلخواه تنظيم نمود. ساختار ارائه‌شده مبتني بر مدارات خازن/سلف كليدزني‌شونده بوده و به‌گونه‌اي طرح شده است كه همه كليدهاي مبدل توسط يك مدار مدولاسيون پهناي باند (PWM) كنترل مي‌شوند. جريان كليه سلف‌ها و ولتاژ خازن‌هاي كليدزني‌شونده مدار در حالت دائمي و گذرا برابر است. به‌همين دليل در كنترل حلقه بسته مبدل، نيازي به كاربرد سنسورهاي متعدد ولتاژ و جريان براي اندازه‌گيري همه متغيرهاي حالت نمي‌باشد. همچنين كارايي مبدل پيشنهادي با مدارات مشابه موجود به‌طور نسبتاً جامعي مقايسه شده است. در پايان، ضمن پياده‌سازي عملي مبدل پيشنهادي، عملكرد آن در مدهاي كاري پيوسته و ناپيوسته جريان سلف آزمايش شده است. نتايج عملي درستي تحليل‌هاي تئوريك ارائه‌شده را اثبات مي‌كند. بالاخره، با در نظر گرفتن يك كنترل‌كننده خطي دو حلقه‌اي، پاسخ حلقه بسته مبدل تحت تغييرات مقاومت بار و ولتاژ ورودي مطالعه مي‌شود. نتايج شبيه‌سازي و آزمايشگاهي به‌دست‌آمده نشان مي‌دهد كه مي‌توان فقط با استفاده از فيدبك جريان يكي از سلف‌هاي كليدزني‌شونده در حلقه كنترلي خروجي، ولتاژ مبدل را به‌طور پايداري تنظيم نمود.

In this paper, a novel transformerless DC-DC boost converter with very high voltage gain is proposed. By modular extension of the proposed structure, more improvements can be obtained in converter voltage gain and switch stress. The developed converter is designed using switched inductor/capacitor circuits and all of the switches are controlled by a single pulse width modulation (PWM) unit. In the presented topology, inductors current and capacitors voltage are equal during different transient and steady-state conditions. For this reason, in the closed-loop control of the proposed chopper, multiple voltage and current sensors are not required for measurement of the state variables. Also, performance of the proposed converter is compared with similar circuits which are reported in recent years. Experimental response of the proposed converter is investigated in both Continuous (CCM) and Discontinuous Conduction Modes (DCM) of operation. The experiment results are provided to verify the theoretical analysis. Finally, using a standard linear double-loop controller, closed-loop response of the developed converter is regulated under load and input voltage changes. It is shown that a unique current feedback is enough for regulation of the converter output voltage.