Skip to main content
SUPERVISOR
Mohammad sadegh Golsorkhi Esfahani,Ehsan Adib
محمدصادق گلسرخی اصفهانی (استاد راهنما) احسان ادیب (استاد مشاور)
 
STUDENT
Rasoul Cheraghi Shamsabadi
رسول چراغی شمس آبادی

FACULTY - DEPARTMENT

دانشکده مهندسی برق و کامپیوتر
DEGREE
Master of Science (MSc)
YEAR
1396

TITLE

Proposing Non-isolated High Step-up DC-DC Three-port Converters Based on SEPIC Converter
English In today’s world, global warming that is due to use of fossil fuels is becoming an important issue and motivates us to use renewable energy sources such as solar and wind energy. Because of safety requirements and the issue of partial shading, the parallel configuration of the solar panels is preferable compared to the series scheme in residential PV systems. However, since the voltage of each panel is considerably lower than the electrical grid voltage, implementation of the parallel configuration necessitates the use of a high step-up DC/DC converter to adapt the PV voltage level to the load voltage level. If the energy generation unit is equipped with battery for energy storage, another high-step up converter might be used to increase the output voltage of the battery to the high voltage level required by the PV inverter. The utilization of separate DC/DC converters for the PV generation and battery storage units is inefficient and bulky and it also increases the overall cost of the system. Separate DC/DC converters can be substituted with a multi-port DC/DC converter. Recently researches have been focusing on combining all DC/DC stages into a single, compact and low cost converter which includes inputs for PV modules and a bidirectional path for the battery port. This kind of converters are known as TPCs. In this thesis, after reviewing some of the recently developed TPCs, the first TPC is proposed which is based in the SEPIC converter and includes only two switches. One of the switches is turned-on under ZVS condition intrinsically and the other one is turned-on under very low voltage-low current. Therefore, the switching losses of the converter is reduced considerably. The conduction losses of the converter are also very low because of using minimum semiconductor elements in the high current paths such as PV and battery port current paths. One of the other key features of the proposed converter is the low current ripple for the PV input which is necessary for better utilization of MPPT without using extra filters. Both of the switches operate under low voltage stress in comparison to the output terminal voltage and this feature leads to utilization of lower drain to source resistance and therefore, lower conduction losses. The second proposed converter is similar to the first one, but with lower switching losses and better voltage gain. Actually, the turn-off switching losses of the converter is reduced to zero because of suing two passive lossless snubbers. All modes of operation, design considerations and experimental results for both of the proposed converters are presented and at last, they are compared to other TPCs. Key words: DC-DC power converter, Hybrid power system, High step-up, Three-port converter
فارسی: سیستم‌های خورشیدی فتوولتائیک متصل به شبکه اخیراً برای کاربردهای مسکونی رشد بسیار سریعی داشته است. در صورت اتصال سری پنل‌های خورشیدی بایکدیگر ، به دلیل سایه‌های موضعی ، توان تولیدی آن‌ها بسیار محدود می‌شود. بنابراین ، در کاربردهای فتوولتائیک مسکونی، اتصال موازی آن‌ها بسیار کارآمدتر از اتصال سری آن‌ها است. استفاده از ذخیره کننده‌ی انرژی در کاربردهای مسکونی خورشیدی، یک مزیّت محسوب می‌شود زیرا در مواقع لازم ، می‌توان توان تولیدی توسط پنل‌های خورشیدی را ذخیره کرد. پنل‌های خورشیدی موازی و همچنین باتری‌ها معمولاً ولتاژ خروجی پایینی فراهم می‌کنند ، درحالی‌که برای اینورتر متصل به شبکه نیاز به ولتاژ باس بالا است. بنابراین برای افزایش ولتاژ خروجی پنل و باتری، به مبدل‌های DC به DC افزاینده با بهره‌ی ولتاژ قابل‌قبول نیاز است. استفاده‌ی جداگانه از دو مبدل DC به DC در سیستم خورشیدی منجر به افزایش حجم و هزینه‌ی سیستم می‌شود، بنابراین اخیراً مبدل‌هایی تحت عنوان مبدل چنددرگاهی یا سه‌درگاهی جهت تلفیق دو مبدل DC به DC باقابلیت شارژ باتری ارائه‌شده‌اند تا حجم، هزینه و راندمان کلی سیستم خورشیدی بهبود داده شود. در این پایان‌نامه پس از مرور کارهای انجام شده ، مبدل سه‌درگاهی پیشنهادی اول ارائه شده است که با وجود استفاده از دو کلید و تعداد قطعات پایین ، دارای تلفات کلیدزنی بسیار پایینی است ، زیرا یکی از کلید‌ها ذاتاً در ولتاژ صفر و دیگری در ولتاژ بسیار پایین روشن می‌شود. علاوه براین ، به دلیل استفاده از حداقل تعداد عناصر نیمه‌های در مسیرهای جریان بالا ، تلفات هدایتی بسیار کاهش داده شده است. این مبدل دارای بهره‌ی مناسبی است ، به‌طوریکه با تنظیم مناسب ضریب وظیفه برای کلید ‌ها می‌توان به ولتاژ بالا در ترمینال خروجی دست پیدا کرد. همچنین ، از تزویج سلف مبدل در ورودی پنل خورشیدی با دیگر سلف‌های مبدل اجتناب شده تا جریان این ترمینال حداقل میزان ریپل را داشته باشد و دست‌یابی به بیشینه توان پنل خورشیدی ، بدون استفاده از فیلتر اضافه تسهیل گردد. ویژگی مثبت دیگر مبدل پیشنهادی ، استرس ولتاژ پایین کلیدهای قدرت است که به موجب آن می‌توان از کلید‌هایی با مقاومت درین-سورس پایین استفاده کرد که این موضوع تلفات هدایتی پایین و راندمان بالا را در پی خواهد داشت. به دلیل اینکه کلید‌های مبدل پیشنهادی اول در حالت سخت خاموش می‌شوند ، تلفات کلیدزنی خاموش شدن همچنان بخش قابل‌توجهی از تلفات کل مبدل پیشنهادی اول را به خود اختصاص می‌دهد. در مبدل پیشنهادی دوم ، با حفظ تمامی ویژگی‌های مثبت مبدل پیشنهادی اول ، سعی بر کاهش تلفات کلیدزنی شده و همچنین ، با تغییر ساختار به طور جزئی ، بهره‌ی ولتاژ مبدل افزایش داده شده است. راهکاری که برای حذف تلفات خاموشی کلیدزنی در مبدل پیشنهادی دوم استفاده شده ، مدارهای اسنابر بدون تلفات است. حالت‌های عملکرد ، محاسبات طراحی و نتایج آزمایش‌های عملی هر دو مبدل پیشنهادی به طور دقیق بررسی شده ، و در پایان ، قیاسی بین این دو مبدل پیشنهادی و کارهای قبلی صورت گرفته است. کلیدواژه های فارسی: مبدل DC به DC ، مبدل بسیار افزاینده ، انرژی خورشیدی ، مبدل سه‌درگاهی

ارتقاء امنیت وب با وف بومی