یک مبدل DC-DC دوطرفه با قابلیت کلیدزنی ولتاژ صفر برای کاربرد ذخیره‌سازی انرژی

نویسنده

دانشگاه محقق اردبیلی

چکیده

در این مقاله یک مبدل DC-DC دوطرفه با چگالی توان بالا برای کاربرد ذخیره‌سازی انرژی ارائه شده است. مبدل ارائه شده امکان مبادله توان در هر دو جهت را فقط با استفاده از تنظیم زاویه شیفت‌ فاز فراهم می‌کند. قابلیت کلیدزنی ولتاژ صفر برای لحظات روشن و خاموش شدن تمامی کلیدها از مهم‌ترین مزایای مبدل پیشنهادی است که امکان استفاده از آن را برای کاربردهای توان بالا میسر می‌سازد. کلیدزنی ولتاژ صفر مبدل بدون نیاز به تجهیزات کمکی فراهم می‌گردد. در ساختار مبدل از ترانسفورماتورهای فرکانس بالا استفاده شده است که تطبیق ولتاژ دو سمت مبدل را فراهم می‌کند. علاوه بر این، اندوکتانس نشتی ترانسفورماتور همراه با اندوکتانس کمکی خارجی به عنوان ذخیره‌کننده انرژی در انتقال توان از یک سمت به سمت دیگر مبدل عمل می‌کند. اصول عملکرد مبدل در حالت دائمی بررسی می‌شود و سپس مدل‌ دینامیکی آن ارائه می‌گردد. شرایط تأمین کلیدزنی ولتاژ صفر مبدل مطالعه می‌شود و در نهایت نتایج اندازه‌گیری عملی نمونه آزمایشگاهی مبدل ارائه می‌گردد.

کلیدواژه‌ها


[1] بنائی، محمدرضا؛ اژدرفائقی، حسین، «ارائه یک مبدل غیر ایزولۀ DC-DC با ضریب افزایندگی بالا برای کاربرد در انرژی خورشیدی»، نشریه مهندسی و مدیریت انرژی، جلد 7، شماره 1، صفحه ۱۴-۲۹، 1396. [2] De Doneker, R. W., Divan, D. M. Kheraluwala, M. H., "A Three-Phase Soft-Switched High-Power-Density DC/DC Converter for High Power Applications, " IEEE Trans. Ind. Appl., Vol. 27, No. 1, pp. 797–806, 1991. [3] Wang, K., Lin, C., Zhu, L., Qu, D., Lee, F., Lai, J., "Bi-Directional DC to DC Converters for Fuel Cell Systems, " in Proc. IEEE workshop Power Electronics in Transportation, Dearborn, MI, USA, Oct., pp. 47–51, 1998. [4] Shi, J., Zhou, L., He, X., "Common-Duty-Ratio Control of Input-Parallel Output-Parallel (IPOP) Connected DC–DC Converter Modules With Automatic Sharing of Currents," IEEE Trans. Power Electron., Vol. 27, No. 7, pp. 3277–3291, 2012. [5] Su, G. J., Tang, L. "A Multiphase, Modular, Bidirectional, Triple-Voltage DC-DC Converter for Hybrid and Fuel Cell Vehicle Power Systems," IEEE Trans. Power Electron., Vol. 23, No. 6, pp. 3035–3046, 2008. [6] Zhou, H., Bhattacharya, T., Tran, D., Siew, T. S. Te., Khambadkone, A. M., "Composite Energy Storage System Involving Battery and Ultra Capacitor with Dynamic Energy Management in Microgrid Applications," IEEE Trans. Power Electron., Vol. 26, No. 3, pp. 923-930, 2011. [7] Fan, H., Li, H., "High-Frequency Transformer Isolated Bidirectional DC–DC Converter Modules with High Efficiency over Wide Load Range for 20 kVA Solid-State Transformer," IEEE Trans. Power Electron., Vol. 26, No. 12, pp. 3599-3608, 2011. [8] Cecati, C., Aquila, D. A., Liserre, M., Monopoli, V. G., "Design of H-bridge Multilevel Active Rectifier for Traction Systems," IEEE Trans. Ind. Appl., Vol. 39, No. 5, pp. 1541–1550, 2003. [9] Aquila, A. D., Liserre, M., Monopoli, V. G., Rotondo, P., "An Energy Based Control for an N-H-Bridges Multilevel Active Rectifier," IEEE Trans. Ind. Electron., Vol. 52, No. 3, pp. 670–678, 2005. [10] Zhang, R., Wang, D., Mao, Ch., Lu, J., Yang, J., Yi, Y., Chen, X., Zhang, J., "Dual Active Bridge Synchronous Chopper Control Strategy in Electronic Power Transformer," IET Power Electron, Vol. 8, No. 3, pp. 89-97, 2014. [11] Zhaofeng, L., Hoshina, Sh., Satake, N., Nogi., M., "Development of DC/DC Converter for Battery Energy Storage Supporting Railway DC Feeder Systems," IEEE Trans. Ind. Appl., Vol. 52, No. 5, pp. 4218–4224, 2016. [12] Mukherjee, N., Strickland, D., "Control of Cascaded DC–DC Converter-Based Hybrid Battery Energy Storage Systems," IEEE Trans. Ind. Electron., Vol. 63, No. 5, pp. 3050–3059, 2016. [13] Sedaghati, F., Hosseini, S.H., Sabahi, M., Gharehpetian, G. B., “Extended Configuration of Dual Active Bridge DC-DC Converter With Reduced Number of Switches,” IET Power Electron, Vol. 8, No. 3, pp. 401–416, 2015. [14] Gaviria, C., Fossas, E., Grino, R., "Robust Controller for a Full-Bridge Rectifier Using the IDA Approach and GSSA Modeling," IEEE Trans. Circuits Systems I: Regular Papers, Vol. 52, No. 3, pp. 609–616, 2005. [15] Ye, Z., Jain, P., Sen, P., "Phasor-Domain Modeling of Resonant Inverters for High-Frequency AC Power Distribution Systems," IEEE Trans. Power Electron., Vol. 24, No. 4, pp. 911–923, 2009. [16] Qin, H., Kimball, J. W., "Generalized Average Modeling of Dual Active Bridge DC–DC Converter," IEEE Trans. Power Electron., Vol. 27, No. 4, pp. 2078–2084, 2012. [17] Qin, H., Kimball, J. W., "Closed-Loop Control of DC–DC Dual-Active-Bridge Converters Driving Single-Phase Inverters," IEEE Trans. Power Electron., Vol. 29, No. 2, pp. 1006–1017, 2014.