ОГЛЯД НЕІЗОЛЬОВАНИХ ДВОНАПРАВЛЕНИХ ТОПОЛОГІЙ ПЕРЕТВОРЮВАЧІВ ДЛЯ ПОРТАТИВНИХ ЗАСТОСУВАНЬ НА БАЗІ ВІДНОВЛЮВАЛЬНИХ ДЖЕРЕЛ ЕЛЕКТРОЕНЕРГІЇ

УДК:621.314.1

DOI:10.25140/2411-5363-2018-2(12)-176-188

Автор:

Тительмаєр Костянтин Олександрович , Чернігівський національний технологічний університет (вул. Шевченка, 95, м. Чернігів, 14027, Україна)

Гусев Олександр Олександрович , Чернігівський національний технологічний університет (вул. Шевченка, 95, м. Чернігів, 14027, Україна)

Велігорський Олександр Анатолійович , Чернігівський національний технологічний університет (вул. Шевченка, 95, м. Чернігів, 14027, Україна)

Мова статті: українська

Анотація:

Актуальність теми дослідження. Сучасні тенденції розвитку систем електроживлення на базі відновлювальних джерел висувають усе більші вимоги до ефективності перетворювачів, які в них використовуються. Тому є потреба в огляді наявних типів неізольованих перетворювачів для подальшого виявлення і застосування найбільш оптимальних. Постановка проблеми. У процесі розроблення портативних систем живлення на базі відновлювальних джерел, розробникам доводиться вирішувати завдання побудови високоефективних двонаправлених перетворювачів постійної напруги, для зв’язку загальної шини постійної напруги з накопичувачем енергії. Аналіз останніх досліджень і публікацій. Були розглянуті останні публікації у відкритому доступі та в базі IEEE Xplore, які стосуються двонаправлених перетворювачів постійної напруги. Виділення недосліджених частин загальної проблеми. Класифікація та огляд основних топологій неізольованих двонаправлених перетворювачів. Постановка завдання. Провести огляд та аналіз особливостей роботи основних топологій неізольованих двонаправлених перетворювачів постійної напруги. Виклад основного матеріалу. Показана структура типового портативного джерела живлення на базі фотоелектричних перетворювачів. Така спрощена класифікація двонаправлених перетворювачів. Проведено огляд основних тополо-гій неізольованих двонаправлених перетворювачів постійної напруги, виділено їхні особливості та принципи роботи. Висновки відповідно до статті. Результати огляду дозволяють обрати оптимальну топологію неізольованого двонаправленого перетворювача для портативних застосувань.

Ключові слова:

dc-dc перетворювач; двонаправлений перетворювач; неізольований перетворювач; відновлювальні джерела електроенергії.

Список використаних джерел:

 

 

1.  Chiu  H.-J.,  Lin  L.-W.  A.  (2006).  Bidirectional  DC–DC  Converter  for  Fuel  Cell  Electric Vehicle Driving System. IEEE Transactions on Power Electronics, 21 (4), 950–958.

2.  Chen, G., Xu, D., Lee, Y.-S. (2002). A family of soft-switching phase-shift bidirectional DC-DC converters: synthesis, analysis, and experiment. Proceedings of the Power Conversion Conference (PCC 2002), pp. 1–6.

3.  Fan, H., Xu, D. (2004). A family of PWM plus phase-shift bidirectional DC-DC converters. IEEE 35th Annual Power Electronics Specialists Conference (PESC 2004), pp. 1–8

4.  Veligorskyi O., Khomenko M., Chakirov R., Vagapov Y. (2018) Performance analysis of a wearable photovoltaic system. IEEE International Conference on Industrial Electronics for Sustainable Energy Systems (IESES), рp. 376–381.

5.  Zhang  J.,  Lai  J.-S.,  Yu  W.  (2007).  High-Power  Density  Design  of  a  Soft-Switching  High-Power Bidirectional dc–dc Converter. IEEE Transactions on Power Electronics, 22 (4), 1145–1153.

6.  Zhang  J.,  Lai  J.-S.,  Yu  W.  (2008).  Bidirectional  DC-DC  converter  modeling  and  unified controller  with  digital  implementation.23rd  IEEE  Applied  Power  Electronics  Conference  and Exposition (APEC 2008), pp. 1–8.

7.  Matsuo H., Lin W., Kurokawa F., Shigemizu T. (2004). Characteristics of the multiple-input DC-DC converter. IEEE Transactions on Industrial Electronics, 51 (3), 625–631.

8.  Kim I.-D., Paeng S.-H., Ahn J.-W., Nho E.-C., Ko J.-S. (2007). New Bidirectional ZVS PWM Sepic/Zeta DC-DC Converter.IEEE International Symposium on Industrial Electronics,pp. 1–8.

9.  Urciuoli D.P., Tipton C.W. (2006). Development of a 90 kW bi-directional DC-DC converter for  power  dense  applications.21st  Annual  IEEE  Applied  Power  Electronics  Conference  and Exposition (APEC 2006), pp. 1–6.

10. Caricchi F., Crescimbini F., Noia G., Pirolo D. (1994). Experimental study of a bidirectional DC-DC converter for the DC link voltage control and the regenerative braking in PM motor drives devoted  to  electrical  vehicles. 9 th  Annual  Applied  Power  Electronics  Conference  and  Exposition  (APEC 1994), pp. 381–386.

11. Kang T., Kim C., Suh Y., Park H. (2012). A design and control of bi-directional non-isolated DC-DC  converter  for  rapid  electric  vehicle  charging  system.  27 th   Annual  IEEE  Applied  Power Electronics Conference and Exposition (APEC 2012), pp. 14–21.

12. Tank S.B., Manavar K., Adroja N. (2015). Non-Isolated Bi-directional DC-DC Converters for Plug-In  Hybrid  Electric  Vehicle  Charge  Station  Application.Emerging  Trends  in  Computer  & Electrical Engineering (ETCEE 2015), pp. 1–9.

13. Waffler  S.,  Kolar  J.W.  (2010).  Comparative  Evaluation  of  Soft-Switching  Concepts  for  Bidirectional  Buck+Boost  Dc-Dc  Converters.The  2010  International  Power  Electronics  Conference, pp. 1856–1865.

14. Dawood N.B. (2016). Review of Different DC to DC Converters Based for Renewable Energy Applications. International Research Journal of Engineering and Technology, 3 (3), 46–50.

15. Mohammadi  M.R.,  Farzanehfard  H.  (2011).  A  new  bidirectional  ZVS-PWM  Cuk  converter with active clamp.19 th Iranian Conference on Electrical Engineering, pp. 1–6.

16. Denny D.C., Shahin M. (2015). Analysis of bidirectional SEPIC/Zeta converter with coupled inductor.  International  Conference  on  Advancements  in  Power  and  Energy  (TAP  Energy  2015), pp. 103–108.

17. Kim I.-D., Lee Y.-H., Min B.-H., Nho E.-C. (2007). Design of bidirectional PWM Sepic/Zeta DC-DC converter. 7 th   Internatonal Conference on Power Electronics, pp. 614–619.

18. Gurrala S.R.,  Lakshmi K.V. (2010).  A  Novel  Bidirectional  DC-DC  Converter  with  Battery Protection. International Journal of Modern Engineering Research,2(6), 4261–4265.

19. Yang L.-S., Liang T.-J. (2013). Analysis and Implementation of a Novel Bidirectional DC–DC Converter. IEEE Transactions on Industrial Electronics, 59(1), 422–434.

20. Ye  Y.,  Cheng  K.W.,  Liu  J.,  Xu  C.  (2013).  Bidirectional  tapped-inductor-based  buck-boost convertor and its circuit application. 5 th International Conference on Power Electronics Systems and Applications (PESA 2013), pp. 1–7.

21. Gitau  M.N.,  Mwaniki  F.M.,  Hofsajer  I.W.  (2013).  Analysis  and  Design  of  a  Single-Phase Tapped-Coupled-Inductor Boost DC-DC Converter. Journal of Power Electronics, 13 (4), 636–646.

22. Chung  H.S.,  Ioinovici  A.,  Cheung  W.-L.  (2003).  Generalized  structure  of  bi-directional switched-capacitor DC/DC converters. IEEE Transactions on Circuits and Systems, 50 (6), 743–753.

23. Wu H., Lu J.,  Shi  W., Xing Y. (2012). Nonisolated  Bidirectional DC–DC Converters With Negative-Coupled Inductor. IEEE Transactions on Power Electronics, 27 (5), 2231–223.

24. Das  P.,  Mousavi  S.A.,  Moschopoulos  G.  (2010).  Analysis  and  Design  of  a  Nonisolated Bidirectional ZVS-PWM DC–DC Converter With Coupled Inductors. IEEE Transactions on Power

Electronics, 25 (10), 2630–2641.

25.  Jung  D.-Y.,  Hwang  S.-H.,  Ji  Y.-H.,  Lee  J.-H.  (2012).  Soft-Switching  Bidirectional  DC/DC Converter with a LC Series Resonant Circuit.IEEE Transactions on Power Electronics,28(4), 1680–1690.

26. Garinto  D.  (2007).  Multi-interleaved  zero-ripple  VRM  to  power  future  microprocessors. European Conference on Power Electronics and Applications, pp. 1–6.

27. Yang Y., Ma J., Ho C.N., Zou Y. (2015). A New Coupled-Inductor Structure for Interleaving Bidirectional  DC-DC  Converters.  IEEE  Journal  of  Emerging  and  Selected  Topics  in  Power Electronics, 3 (3), 841–849.

28. Huang  X.,  Lee  F.C.,  Li  Q.,  Du  W.  (2015).  High-Frequency  High-Efficiency  GaN-Based Interleaved  CRM  Bidirectional  Buck/Boost  Converter  with  Inverse  Coupled  Inductor.  IEEE Transactions on Power Electronics, 31 (6), 4343–4352.

29. Lai  C.-M.  (2016).  Development  of a  Novel  Bidirectional DC/DC  Converter  Topology  with High Voltage Conversion Ratio for Vehicles and DC-Microgrids. Energies, 9, 1–25.

30. Simoes  M.G.,  Lute  J.D.,  Alsaleem  A.N.,  Brandao  D.I.,  Pomolio  J.A.  (2015).  Bidirectional Floating Interleaved Buck-Boost DC-DC Converter Applied to Residental PV Power Systems. Clemon University Power System Conference (PSC 2015), pp. 1–8.

31. Li  J.,  Sullivan  C.  R.,  Schultz  A.  (2002).  Coupled-inductor  design  optimization  for  fast-response low-voltage DC-DC  converters. 17 th    Annual  IEEE Applied Power Electronics  Conference and Exposition (APEC 2002), pp. 1–6.

32. Garcia O., Zumel P., Castro A., Cobos A. (2006). Automotive DC-DC bidirectional converter made with many interleaved buck stages. IEEE Transactions on Power Electronics, 21 (3), 578–586.

 

Завантажити