Skip to main content
SUPERVISOR
Ehsan Adib,Hossein Farzanehfard
احسان ادیب (استاد راهنما) حسین فرزانه فرد (استاد مشاور)
 
STUDENT
Alireza Nasri Nasrabadi
علیرضا نصری

FACULTY - DEPARTMENT

دانشکده مهندسی برق و کامپیوتر
DEGREE
Master of Science (MSc)
YEAR
1394
High step-up DC-DC converters are vastly applied in renewable energy systems. Due to the growth of global energy demand and environmental problems caused by fossil fuels, use of renewable energy sources is growing. But these kind of sources are expensive and thus, the power-electronic circuits should operate efficiently in order to harvest maximum energy from these sources. One of the main issues of these energy sources like solar cells is their low output voltage. The basic topology in order to step up the voltage, is the conventional boost converter. But this converter can not work under extreme duty cycles. So High step-up DC-DC converters should be used. The main challenges in this area are presenting simple structure, avoiding extreme duty cycles, reducing voltage and current stress of devices, solving reverse recovery problems of diodes, reducing input current ripple and providing soft switching condition for switches and diodes. Soft switching is important because it would reduce switching losses and improve the efficiency. At the beginning of this thesis, non-isolated boost converters are reviewed. Then soft switching and high step up techniques which are employed in these converters are analyzed. Afterwards two high step up soft switching converters are presented. In the first converter, coupled inductors and a capacitor are placed in series with the output in order to increase the voltage gain. To achieve soft switching, an auxiliary circuit is used. Before turning the main switch on, the auxiliary switch turns on and the snubber capacitor of the main switch is discharged in a resonance manner. The auxiliary circuit dose not need the leakage inductance energy to discharge the snubber capacitor, therefore it can provide load-independent soft switching. The second proposed converter is the interleaved tructure of the first converter. In this converter, soft switching is achieved and the input current ripple is reduced greatly. In order to prove theoretical analyses, simulation results are provided at the end of each chapter. To verify the simulation results, experimental results of the first converter is also presented. Finally, the conclusions of this thesis and the recommendations to continue this research are presented. Key Words : High step-up DC-DC converters, Soft switching, Interleaved boost converter, Coupled inductors.
مبدل‌های DC-DC بسیار افزاینده به صورت گسترده در سیستم‌های انرژی تجدیدپذیر کاربرد دارند. به دلیل افزایش تقاضای جهانی برای انرژی و هم‌چنین آلودگی‌های زیست‌محیطی که منابع انرژی غیرتجدیدپذیر مانند سوخت‌های فسیلی ایجاد می‌کنند، استفاده از منابع انرژی تجدیدپذیر رو به افزایش است. ولی این منابع هزینه‌ی اولیه‌ی زیادی دارند و به همین دلیل مدارهای واسط این منابع باید تا حد امکان بهینه کار کنند تا حداکثر توان از این منابع برداشت شود. یکی از مشکلات منابع انرژی تجدیدپذیر مانند سلول‌های خورشیدی، ولتاژ خروجی کم آن‌هاست. ساده‌ترین ساختار برای افزایش سطح ولتاژ مبدل بوست است. ولی از این مبدل نمی‌توان در ضریب وظیفه‌های زیاد استفاده کرد. به همین دلیل استفاده از مبدل‌های DC-DC بسیار افزاینده اهمیت پیدا می‌کند. چالش‌های اصلی در طراحی این مبدل‌ها ارائه‌ی ساختاری ساده، بدون بکارگیری ضریب وظیفه‌های زیاد، کاهش استرس ولتاژ و جریان المان‌های نیمه‌هادی، بهبود مشکل بازیافت معکوس دیودها، کاهش ریپل جریان ورودی و ایجاد شرابط کلیدزنی نرم المان‌های نیمه‌هادی است. نرم کردن کلیدزنی المان‌ها از آن جهت اهمیت دارد که باعث کاهش تلفات کلیدزنی در مدار و بهبود بازده کلی مبدل می‌شود. در این پایان‌نامه در ابتدا ساختارهای غیرایزوله که برای افزایش سطح ولتاژ ارائه شده بررسی می‌شوند. سپس تکنیک‌هایی که برای افزایش بهره‌ی ولتاژ و ایجاد شرایط کلیدزنی نرم در‌ آن‌ها استفاده شده معرفی می‌شوند. در ادامه دو مبدل DC-DC بسیار افزاینده با کلیدزنی نرم پیشنهاد می‌شود که در مبدل پیشنهادی اول از تکنیک سلف تزویج‌شده و خازن سری با خروجی برای افزایش بهره‌ی ولتاژ استفاده شده است. هم‌چنین برای ایجاد شرایط کلیدزنی نرم از یک مدار کمکی استفاده شده است به صورتی که قبل از روشن شدن کلید اصلی، کلید کمکی هدایت کرده و خازن اسنابر کلید اصلی طی یک فرآیند رزنانسی، تخلیه می‌شود. به دلیل اینکه این مدار کمکی نیازی به انرژی سلف نشتی برای تخلیه‌ی خازن اسنابر ندارد، می‌تواند مستقل از بار خروجی شرایط کلیدزنی نرم را فراهم کند. مبدل پیشنهادی دوم نمونه‌ی درهم‌تنیده‌ی مبدل اول است. در این مبدل علاوه بر کاهش ریپل جریان ورودی، کلیدزنی نرم نیز حاصل شده است. صحت تحلیل‌های تئوری مبدل‌های پیشنهادی در قالب نتایج شبیه‌سازی در آخر هر فصل آورده می‌شود. برای بررسی صحت شبیه‌سازی، نتایج پیاده‌سازی عملی مبدل پیشنهادی اول نیز ارائه می‌شود. در پایان، ضمن بیان نتیجه‌گیری، به ارائه‌ی پیشنهادات برای ادامه‌ی این تحقیق پرداخته می‌شود. واژه‌های کلیدی : مبدل DC-DC بسیار افزاینده، کلیدزنی نرم، مبدل بوست درهم‌تنیده، سلف تزویج‌شده.

ارتقاء امنیت وب با وف بومی