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H i g hP o w e rR e s o n a n tt o p l o g yf o rd c d cc o n v e r t e r C O P P I I Nl i l i a n

H i g hPower r e s o n a n tt o p o l o g yf o r d c - d cc o n v e r t e r .

O . A .E n o * ,D . S .T h o m p s o n * ,a n dJ C o p p i n * *

* D e p tO f E E P ,U n i v e r s i t yo f D u n d e e , D u n d e e ,DD

4 H B ,U . K .

A l b a c o mL t d . , G e o r g e Buckman D r i v e , D u n d e e , U.K.

Keywords

R e s o n a n t D c / d cc o n v e r t e r s .

A b s t r a c t

T h e pape r p r e s e n t s a r e s o n a n t d c d cc o n v e r t e r t o p o l o g y f o rt h e f i r s ts t a g e o f a t w o - s t a g ec o n v e r t e r t o l i n ka r e n e w a b l ee n e rg y s o u r c e t o a u t i l i t yg r i d .F o r r e l i a b l ei n p u tt o a g r i dt h ei n v e r t e rn e e d sa s t i f fi n p u td c v o l t a g e .

T o m i n i m i z es w i t c h i n gl o s sa n d a v o i ds w i t c h i n go v e r v o l t a g e sa r e s o n a n tc o n v e r t e ri s u s e d .T h i sa l s oh as t h ea d v a n t a g eo f m i n i m i z i n gEMC. T o g a i nt h en e c e s s a r y d c v o l t a g ea t t h ei n v e r t e ri n p u t ,i t i s n e c e s s a r y t o us e a d c / d cs t e p - u p c o n v e r t e r . T h en e c e s s a r y r e q u i r e m e n t sar e me t w i t han H - b r i d g ec o n v e r t e r . C o n n e c t e dt o t h eo u t p u t o f t h ec o n v e r t e ri s a s e r i e sc o m b i n a t i o no f t h et r a n s f o r m e rp r i m a r ya n d a c a p a c i t o rs u c h t h a tt h ec a p a c i t o rr e s o n a t e s w i t h t h et r a n s f o r m e r sl e a k a g ei n d u c t a n c ea t t h es w i t c h i n gf r e q u e n c y .T h et r a n s f o r m e r so u t p u t i s r e c t i f i e da n d f i l t e r e df o ri n p u tt o t h ei n v e r t e r .

R e s u l t sf r o m s i m u l a t i o nt e s t sc o n f i r mt h ec u r r e n t s r e s o n a n t p a t t e r n .Y e t f u r t h e rr e s u l t sar es h o w no f t h ec o n v e r t e r sp e r f o r m a n c ea t d i f f e r e n tl o a d i n g st o c o n f i r mt h ez e r o - c u r r e n ts w i t c h i n ge f f e c t s .I t i s c o n c l u d e dt h a tt h i sc o n v e r t e rt o p o l o g yp r o v i d e sa r e l i a b l eb a s i sf o rt h ea p p l i c a t i o nu n d e rc o n s i d e r a t i o n .F u r t h e ra n a l y s i sc o n f i r m s i t sw i d e ra p p l i c a b i l i t y .

I n t r o d u c t i o n

A s t h e w o r l d se n e rg y

d e m a n d sc o n t i n u e t o g r o w, t h e d e v e l o p m e n to f c l e a nd i s t r i b u t e dg e n e r a t i o nb e c o m e si n c r e a s i n g l y i m po r t a n t .T h e r e s e a r c h a n d d e v e l o p m e n to f r en ew ab l es o u r c e s , s u c has f u e lc e l l sp h o t o v o l t a i cp a n e l s ,a n dw i n dt u r b i n e sh a v er e a c h e da m a t u r es t a g e s ot h a tt h e yar e c o n s i d e r e di d e a ls o u r c e s f o r d i s t r i b u t e dp o w e r a p p l i c a t i o n s .B e c a u s et h e s ear ei n h e r e n t l yd c s o u r c e s , t h e i rc o n v e r s i o nt o ac t o s u p p l ya g r i dd e p e n d so n an i n v e r t e r .Tw od r a w b a c k so f s m a l l - s c a l ei n v e r t e r sar e t h e i rh i g h e rc o s t pe r kW a n d l o w e re f f i c i e n c y .A l t h o u g ht h ec o s t o f s m a l l - s c a l ei n v e r t e r sd e c r e a s e sw i t h l a r g e rv o l u m e s ,t h ec o s t pe r w a t t w i l lp r o b a b l ys t i l lb e h i g h e r ,d u e t o t h eh i g h e rc o s t o f ,f o re x a m p l e ,c a s i n ga n d c o n n e c t o r s . A s s m a l l - s c a l ei n v e r t e r st e n d t o h a v e l o w e r e f f i c i e n c yt h a n l a r g e ri n v e r t e r s ,i t i s i m p o r t a n tt o o p t i m i z et h ec o n t r o lc i r c u i t sa n d t o c h o o s ea t o p o l o g yw i t h t h el o w e s tp o s s i b l ep o w e r d i s s i p a t i o n ,i f t h e yar et o c o m p e t ew i t h c o n v e n t i o n a li n v e r t e r s .

T h ei s s u et h e n i s how t o c o n v e r te l e c t r i c i t yf r o mt h e s ec l e a ns o u r c e s e f f i c i e n t l yf o rc o n n e c t i o nt ot h eg r i d .T h e o u t p u t v o l t a g e so f t h e s es o u r c e s ar e l o w .T h e r ei s a n e e d t o s t e pt h i su p u s i n gad c / d c c o n v e r t e rt o t h ei n p u tv o l t a g e r e q u i r e db y t h e i n v e r t e rs t a g e .T h i s r e q u i r e sa t w o s t a g e

E P E2 0 0 5 D r e s d e n5 P .

H i g hP o w e rR e s o n a n tt o p l o g yf o rd c - d cc o n v e r t e r C O P P I NJ u l i a n

E P E2 0 0 5- D r e s d e n I S B N :9 0 - 7 5 8 1 5 - 0 8 - 5 P . 1

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H i g h P o w e rR e s o n a n tt o p l o g yf o rd c d c c on v e rt e r C O P P I I Nl i l i a n

c o n v e r s i o n process . T h e e f f i c i e n c y,c o s t ,a n d s i m p l i c i t yo f t h e c o n t r o ls t r a t e g y f o rt h es y s t e mb e c o m et h ei s s u e si nt h ei m p l e m e n t a t i o no f s uc ha d i s t r i b u t e ds y s t e m .

T h es y s t e mc o n s i s t so f a h igh f r e q u e n c y ,i s o l a t e dd c / d cc o n v e r t e r ,a n d an H - b r i d g ei n v e r t e r ,w i t ha DSP c o n t r o l l e r .T h ed c / d cc o n v e r t e rm a k e sus e o f a r e s o n a n tt o p o l o g y .O p e r a t i n ga t r e s o n a n c ee n a b l e ss w i t c h i n gl o s s e st o b e m i n i m i z e da nd h e nc ee f f i c i e n c yi s g r e a t l yi m p r o v e d . T h e d c / d cc o n v e r t e r i s u n r e g u l a t e d ,bu t i s o p t i m i z e df o re f f i c i e n c y .T h e u n i tt o b e d e s c r i b e dw i l la c c e p ti n p u tv o l t a g e sw i t h i n t h er ange o f 4 4 V t o 6 6 V ,a n d power h a n d l i n gc a p a c i t yo f up t o 5 k W .

B a c k g r o u n d

I d e a l l yt h e r ear e t w o ways t o r e a l i s enea r z e r o - s w i t c h i n gl o s s .O n ei s z e r o c u r r e n t s w i t c h i n g ,w h i c hi s t h em o s t p o p u l a ra n d e n a b l e sp r a c t i c a ld e s i g n st o 2MHz. T h eo t h e ri s w i t h z e r o v o l t a g es w i t c h i n g ,e n a b l i n gi m p l e m e n t a t i o nt o t h e10MHzr e g i o n .Z e r o c u r r e n t s w i t c h i n gZCS u t i l i z e sc o n s t a n t o n - t i m ep u l s e so f v a r i a b l er e p e t i t i o nr a t et o s h o c k - e x c i t et h er e s o n a n t t a n k c i r c u i t .

C o n s t a n to f f - t i m ep u l s e sar e

u s e d i nt h ez e r o v o l t a g es w i t c h i n gZ VSm o d e .I n r e s o n a n tc o n v e r t e r s ,M O S F E Td e v i c e sar e a p p r o p r i a t ef o rhigh s w i t c h i n gf r e q u e n c i e s ,a n d f o rZ V S / Z C Si s e s p e c i a l l yr e c o m m e n d e d .T h ec o n v e n t i o n a ls e r i e sr e s o n a n tc o n v e r t e ro p e r a t e s w i t hZ VS f o rt h ea c t i v ed e v i c e sw h e nt h es w i t c h i n gf r e q u e n c yi s a b o v e t h er e s o n a n t f r e q u e n c y .H o w e v e r ,f o rw i d e i n p u t - v o l t a g ea n d o u t p u t - l o a dv a r i a t i o n s ,t h ec o n v e r t e rh a s t o o p e r a t e w i t hw i d e s w i t c h i n g - f r e q u e n c yv a r i a t i o n s ,w h i c hc o m p l i c a t e so p t i m i z a t i o no f t h ec o n v e r t e r . Somef i x e d - f r e q u e n c yc o n t r o ls t r a t e g i e sh a v e b e e n p r o p o s e df o rr e so n a nt c o nv e r t e r s[ 6 - 11 ] T h e s ep e r m i tt h eo p t i m i z a t i o no f t h ec o n v e r t e r sm a g n e t i c s ,as w e l l as i t si n p u ta n d o u t p u tf i l t e r s

A t h i g h p o w e r l e v e l s ,t h eDC/DCc o n v e r t e ri so f t e ni m p l e m e n t e dw i t h a f u l l - b r i d g et o p o l o g y ,a ss h o w ni nF i g .1 T h eo p e r a t i o no f t h i sc o n v e r t e rw i t h p h a s e - s h i f ta l l o w st h eus e o f t h el e a k a g e

i n d u c t a n c eo f t h et r a n s f o r m e rt o a c h i e v ez e r o - v o l t a g es w i t c h i n g( Z V S )o p e r a t i o nf o rt h em a i nd e v i c e s .I n o r d e rt o a c h i e v eZ VSf o ra w i d el o a d v a r i a t i o n ,t h ec o n v e r t e rm u s to p e r a t ew i t h as w i t c h i n gf r e q u e n c ymuch h i g h e rt h a n t h er e s o n a n tf r e q u e n c yo f t h et a n k ,[ 1 1 ]o r an a d d i t i o n a lr e s o n a n ti n d u c t a n c emust b e i n c l u d e d .T h i se x t r a i n d u c t o ri n c r e a s e s t h ec i r c u l a t i n ge n e r g y ,w h i c hi n c r e a s e s t h ec o n d u c t i o nl o s s e si nt h ec o n v e r t e r . T h es e r i e s - p a r a l l e lr e s on a n t c o nv e r t e ri sw i d e l yu s e dw h e r et h e r ei s n e e df o ra w i d el o a dv a r i a t i o n .T o m a i n t a i nb o t h t h eo u t p u tv o l t a g er e g u l a t i o na n d t h ez e r o v o l t a g e s w i t c h i n g( Z V S )o f t h ec o n v e r t e ra t t h esame t i m e a v a r i a b l ef r e q u e n c yc o n t r o l l e ri su s e dw h i c hc an s e l fa d a p tt o t h ev a r i a b l ef r e q u e n c ya n d s t i l lp r o v i d ez e r ov o l t a g es w i t c h i n g( Z V S )[ 1 2 ] .

T h e g o a lo f a n e a r - d i s s i p a t i o n l e s spower s u p p l y i s e a s i l y a t t a i n a b l ei f t h er e q u i r e m e n tf o rr e g u l a t i o ni s r e m o v e d . T h e na s i m p l et r a n s f o r m e rw o u l db e a d e q u a t ef o rac v o l t a g e s ,a n d an

i n v e r t e ro r c o n v e r t e rw o u l db e a d e q u a t ef o rd c v o l t a g e s .T h e r e q u i r e m e n tf o rr e g u l a t i o no f t h eo u t p u t v o l t a g eo r c u r r e n t ,d e s p i t ev a r i a t i o n so f t h ei n p u tv o l t a g e ,g r e a t l yc o m p l i c a t e sm a t t e r s .R e g u l a t i o nn o r m a l l yi n v o l v e san e r r o r - c o r r e c t i o nprocess c i r c u i t st h a tc an m o n i t o rt h eo u t p u tv o l t a g ea n d m a k et h enecessa ry c o r r e c t i o n st o k e e p t h a to u t p u t v o l t a g ew i t h i n s p e c i f i e dl i m i t s .By e l i m i n a t i n gt h i sr e q u i r e m e n twe a v o i d t h el o s s e sa n d t h ec o m p l i c a t e dd e s i g n snecessa ry f o ro u t p u tr e g u l a t i o na n d t h ed c / d cc o n v e r t e rc an b e o p t i m i s e df o re f f i c i e n c y .

EP E2 0 0 5 D r e s d e n5 P . 2


E P E2 0 0 5- D r e s d e n I S B N :9 0 - 7 5 8 1 5 - 0 8 - 5 P . 2

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T o p o l o g y

R e c e n t l y ,h i g h p o w e r, b i - d i r e c t i o n a ld c / d cc o n v e r t e r sw i t h s o f t - s w i t c h i n go p e r a t i o na n d g a l v a n i ci s o l a t i o nh a v e b e e n i n t r o d u c e d .T h e s e c o n v e r t e r s h a v e t h ea d v a n t a g e so f r ed u c eds w i t c h i n gl o s s e sa n d E M I . [ 3 ] .Howevert h e y ar e u n a b l et o a c h i e v eh i g h power d e n s i t y ,h i g h r e l i a b i l i t ya n dl o w c o s t b e c a u s et h ec o n t r o lr e q u i r e m e n t sf o rd e d i c a t e dd e v i c e s a n d / o rc o m p l i c a t e dc o n t r o ls c h e m e sf o rs o f ts w i t c h i n gr e s u l ti nb u l k ya n d c o s t l yi m p l e m e n t a t i o n .T h e t o p o l o g yp r e s e n t e dg i v e ss i m p l i c i t yo f c o n t r o l ,r e d u c e dcomponen t c o u n ta n d h i g h e f f i c i e n c y .

T h ed c / d cc o n v e r t e rs h o w ni n F i g 1 i s a v o l t a g e f e ds e r i e sr e s o n a n t f u l lb r i d g e c o n v e r t e r . T h ed i a g o n a ls w i t c h e sar e d r i v e nt o g e t h e rt o a l t e r n a t e l yp l a c et h et r a n s f o r m e rp r i m a r ya c r o s s t h ei n p u ts u p p l y ,V I N P U T,f o rsome p e r i o do f t i m e d e t e r m i n e db y t h er e s o n a n tf r e q u e n c yo f L r a n d C r .P o w e ri s t r a n s f e r r e dt o t h eo u t p u t s e c t i o no n l y d u r i n g t h eON t i m e s o f t h es w i t c h e s .A i m i n ga tr e d u c i n gcomponent c o u n ta n d a c h i e v i n gs o f t - s w i t c h i n gs i m u l t a n e o u s l y ,i t u t i l i z e sa c a p a c i t o rC rt o r e s o n a t ew i t h t h et r a n s f o r m e rl e ak a ge i n du c t an c eL r t o a c h i e v ez e r o - c u r r e n ts w i t c h i n g( Z C S ) .T h e r e f o r e ,no e x t r a components ar e r e q u i r e df o rZ C S ,f u r t h e rr e d u c i n gcomponent c o u n t . T h ei n h e r e n t s o f t - s w i t c h i n gc a p a b i l i t ya n d t h el o w componen t c o u n t o f t h ec o n v e r t e r a l l o w h i g hp o w e r d e n s i t ya n de f f i c i e n tpower c o n v e r s i o n .

ml M3

r Lr Cr U~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ T

N p

P U

U T

T M

F i g u r e 1 S c h e m a t i co f C i r c u i t

m o d e lo f t h ea b o v ec o n v e r t e rwas a n a l y z e du s i n gP s p i c et o e v a l u a t et h i sp r i n c i p l eo f o p e r a t i o n .T h es i m u l a t i o ni s m o d e l l e di na manner t h a td e p i c t s t h eb e h a v i o u ro f t h ec o n t r o lm e t h o dw i t h o u tg o i n g i n t ot h ec o m p l i c a t i o no f m o d e l l i n gt h ec o n t r o l l e ra n d i t sa s s o c i a t e dc i r c u i t r y[ 1 3 ] .T h ec o n t r o la n d g a t e d r i v e sar e i m p l e m e n t e du s i n gt h ea n a l o gb e h a v i o u r a ll i b r a r y ABM) [ 1 4 ] .T h et r a n s f o r m e rm o d e li s b a s e d o n t h ec l a s s i c a le q u i v a l e n to f a t w o - w i n d i n g( p i e ) - m o d e l .T h i sf a c i l i t a t e san e a s y d e t e r m i n a t i o no f t h et r a n s f o r m e rp a r a m e t e r sf o ri n c l u s i o ni n S p i c ea n d l e n d si t s e l ft o t h eus e o f a l i n e a rt r a n s f o r m e r ,f o rm o d e l l i n gi n S p i c e [ 1 5 ] .T h es c h e m a t i co f t h em o d e lf r o mP s p i c ei s s h o w ni nf i g u r e2 . S i m u l a t e da n d a c t u a lr e s u l t sf o rt h ed c / d cc o n v e r t e rar e s h o w n

i nf i g u r e s3 a n d 4 r e s p e c t i v e l y .T h et r a n s f o r m e rp r o v i d e st h er e q u i r e dg a l v a n i ci s o l a t i o nt o meet s a f e t yr e q u i r e m e n t sa n dv o l t a g el e v e lm a t c h i n g . T h e i n v e r t e rt r a n s f o r m e rw o r k sb e s tw i t h a nea r u n i t yt u r n s r a t i o . L a r g ed e v i a t i o n sf r o mt h i so n e - t o - o n er a t i op a r t i c u l a r l yw h e ns t e p p i n gu p v o l t a g e ,ar e a s s o c i a t e dw i t hi n c r e a s e dl e a k a g ei n d u c t a n c ei nt h et r a n s f o r m e rw i n d i n g s[ 1 6 , 1 7 ] .T h el e a ka g e i nd u c t a nc eo f t h et r a n s f o r m e ri s u t i l i z e das t h ei n t e r m e d i a t ee n e r g y s t o r i n ga n d t r a n s f e r r i n ge l e m e n t .I n o r d e rt om a k et h el e a k a g ei n d u c t a n c eo f t h et r a n s f o r m e rh i g h ,t h et r a n s f o r m e ri s p o o r l yc o u p l e dw i t h ac o e f f i c i e n to f c o u p l i n go f 0 . 9 9 1 2 6 . M e a s u r e dp a r a m e t e r sf o rt h et r a n s f o r m e rar e s h o w ni n t h et a b l eb e l o w. A l s o ,t h et r a n s f o r m e ri s t h ec h e a p e s tway o f p r o v i d i n gg a l v a n i ci s o l a t i o nb e t w e e nt h ei n p u ta n d o u t p u to f t h es y s t e m .

EP E2 0 0 5 D r e s d e n5 P . 3


EP E2 0 0 5- D r e s d e n I S B N :9 0 - 7 5 8 1 5 - 0 8 - 5 P . 3

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H i g hP o w e rR e s o n a n tt o p l o g yf o rd c - d cc o n v e r t e r

R9

5

48

- -R1. - 2 k M1 2

I X F N 2 3 0 N1 0

M3

R2 iI 5 kXFN230 10

F i g u r e2 P s p i c eS i m u l a t i o nS c h e m a t i c

F i g u r e3 . S i m u l a t i o nr e s u l ts h o w i n gt he c u r r e n t s t h r o u g ht h e M o s f e t sand g a t ed r i v e v o l t a g e s

EP E2 0 0 5 D r e s d e n 8 5 P . 4

C O P P I NJ u l i a n

C L 1

2 0 u

R5M2

F N 2 4 1 0

R6

2 3 0 N 2 1 0

2 k\


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R e s u l t sf r o mt e s t so f a c u r r e n ts y s t e ma r ep r e s e n t e di nt h en e x t s e c t i o n .

TA B L E1 T r a n s f o r m e rVa l u e sP a r a m e t e r Va l u eP r i m a r yD CR e s i s t a n c e 0 . 2O h mS e c o n d a r yD CR e s i s t a n c e 0 . 2O h m

P r i m a r y M a g n et i s in gI n d u c t a n c e

S e c o n d a r yM a g n e t i z i n gI n d u c t a n c eL e a k a g eI n d u c t a n c eT u r n sr a t i oI n t e rw i n d i n gC a p a c i t a n c e

2 0 . 4 8p f Ha t4 0 k H z

1 . 3 8 6 m Ha t4 0 k H z3 5 8 n H8 . 0 1 71 8 1p F a t4 O k H z

F i g u r e s4 a - ds h o wt h es c r e e n d u m p so f m e a s u r e dr e s u l t sf o rt h eM o s f e tc u r r e n ta n d V D S g a t e -d r i v es i g n a la n d o u t p u td c v o l t a g e .T h eg r a p h ss h o whow t h e s ev a r i a b l e sc h a n g ea s t h eo u t p u tp o w e ri n c r e a s e sf r o m9 0 Wt o 1 k W. T h ec u r r e n ti s s e e n t o r e m a i nh a l f - w a v es i n u s o i d a lo v e r t h eo u t p u tp o w e rr a n g e ,w i t h o n l ya n i n c r e a s ei n t h em a g n i t u d eo f t h ew a v e f o r m .T u r n - o f fo f t h eM o s f e t sr e m a i n sa t z e r o c u r r e n ts w i t c h i n gZCS f o rt h ew h o l ep o w e rr a n g e s h o w i n gt h el o a di n v a r i a n tn a t u r eo p e r a t i o no f t h i st o p o l o g y .T h ee f f i c i e n c yo f t h i ss t a g ei s l o w e s ta t t h em i n i m u mp o w e ra t a b o u t9 0 0o a n d i n c r e a s e st o9 7 0o a t t h emaximumo u t p u tp o w e r .

F i g u r e4 a R e s o n a n tI n v e r t e ra t 9 0 W F i g u r e4 b R e s o n a n tI n v e r t e ra t3 6 0 W

E P E2 0 0 5 D r e s d e n5 P . 5

R e s u l t s



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F i g u r e4 c R e s o n a n tI n v e r t e ra t 846W F i g u r e4 d R e s o n a n tI n v e r t e ra t 1 . 0 7 k W

L e g e n dG r e e n : D C - d cc o n v e r t e ro u t p u tv o l t a g eYe l l o w : M o s f e tC u r r e n tP u r p l e : G a te D r i veS i g n a lB l u e : M o sf e t V D S

D i s c u s s i o n

T h e r e s o n a n tn e t w o r kh a s t h ee f f e c to f f i l t e r i n gt h eh i g h e r h a r m o n i c ss o t h a t ,e s s e n t i a l l y ,a s i n ewave o f c u r r e n t appears a t t h ei n p u to f t h er e s o n a n t c i r c u i tas c an b e s e e n i n F i g u r e s 4 a b o v e .T h e s e s h o wt h eD C - l i n kv o l t a g e ,t h eM o s f e tv o l t a g e ,t h eg a t e d r i v ev o l t a g ea n d t h ec u r r e n tt h r o u g ht h eM o s f e t sf o ri n c r e a s i n gp o w e r l e v e l s .T h ec u r r e n t w a v e f o r mi s a h a l f s i n u s o i d ,a n d i tr e t a i n st h i sc h a r a c t e r i s t i cw i t h an i n c r e a s ei n t h em a g n i t u d eas t h ep o w e r l e v e l i n c r e a s e s .T h ep o w e r l e v e l f o rt h ef i g u r e s4 a - d a r e 9 0 W ,3 6 0 W ,8 4 6 Wa n d 1 . 0 7 2 k Wr e s p e c t i v e l ys h o w i n gt hec i r c u i tr e m a i n sr e s o n a n tf o rv a r i o u sl o a d s ,w i t h e f f i c i e n c ya b o v e9 0 0 / Of o ra l lt h e s ec o n d i t i o n s .

C o n c l u s i o n

S o f t s w i t c h i n gi n d c / d c c o n v e r t e r si s f a i r l yeasy t o r e a l i s e ,b e c a u s ea t an y g i v e no p e r a t i n gp o i n t ,p o w e r f l o w i s u n i d i r e c t i o n a l ,t h e s w i t c h i n g f r e q u e n c yi s f i x e d ,a n d m o d u l a t i o ni s a t z e r of r e q u e n c y .T h i s paper s h o w st h er e s u l t sf r o mt h ei m p l e m e n t a t i o no f t h ed c / d cr e s on a n t c o nv e r te rs t a g e o f a t w o s t a g e c o n v e r t e rf o rus e i nr e n e w a b l es y s t e m . T h ec o n t r o l i s i m p l e m e n t e du s i n g t heE v e n tM a n a g e rM o d u l e EVM) o f t h eTMS32OLF2407af r o mT e x a sI n s t r u m e n t s .

T h e a d v a n t a g e so f t h i sd c / d c c o n v e r t e r a r e , s i m p l e c o n t r o l ,a h i g h v o l t a g es t e p - u p r a t i oo f 7 ,g a l v a n i ci s o l a t i o nb e t w e e nt h e i n p u ta n d o u t p u t ,o v e r 9 0 0o e f f i c i e n c ya t p o w e r l e v e l sup t o 5kW.T h ek e y f e a t u r eo f t h i sd c / d c c o n v e r t e ri s t h a ti t m a k e st h e most o f t h el u m p e dp a r a s i t i cl e a k a g ei n d u c t a n c e .

E P E2 0 0 5 D r e s d e n5 P . 6

H i g hP o w e rR e s o n a n tt o p l o g yf o rd c - d cc o n v e r t e r COPPINJ u l i a n


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H i g hP o w e rR e s o n a n tt o p l o g yf o rd c d cc o n v e r t e r C O P P I I NJ u l i a n

R e f e r e n c e s

[ 1 ] .R e s o n a n tModePWM DC-DCC o n v e r t e rw i t h a H i g hH ig h - Vo l t a g e T r a n s f o r m e r- L i n ka n d i t sC o n t r o lM e t h o d sf o rM e d i c a l - U s eX - R a yP o w e rS u p p l y .J . M . S u n ,S . P.Wa n g ,T. N i s h i m u r aa n dM .N a k a o k a .E P E 1 9 9 9 .

[ 2 ] .R e c e n t a d v an c e si ns o f ts w i t c h i n gi n v e r t e rt e c h n o l o g y .h t p . / W. w r e i n r. o i I f W b d s g c e t e r / a r t i c l e s / S S I / s s i . s h t m

[ 3 ] .D e s i g nTe c h n i q u e sf o rEMC. K e i t hA r m s r o n g ,EMC J o u r n a l .

[ 4 ] . LC LR e s o n a n tDC-DCC o n v e r t e rf o rE l e c t r i c a lP o w e rD i s t r i b u t i o nS y s t e m s .T .F i l c h e v,P .W h e e l e r ,J C l a r e ,D . Yu d o v ,V . Va l c h e v ,A . Van d e nB o s s c h e . E P E - P E M C2 0 0 4 .

[ 5 ] . c o m p a r i s o no f H a l f - B r i d g eR e s o n a n tC o n v e r t e rT o p o l o g i e s .R o b e r tL .S t e i g e r w a l d .IEEE T r a n . onP o w e rE l e c t r o n i c s .Vo l .3 N o . 2 A p r i l1 9 8 8 .

[ 6 ] .F . S .Ts a i ,P .M a te ru a ndF .C .L e e , C o n s t a n t - F r e q u e n c yC l a m p e d - M o d eR e s o n a n tC o n v e r t e r s ,i nIEEE T r a n s .on P o w e rE l e c t r o n i c s ,Vo l .3 pp . 4 6 0 - 4 7 3 ,O c t .1 9 8 8 .

[ 7 ] .P . K . J a i n ,A . S t - M a r t i na n d G . E d w a r d s , A s y m m e t ri c a l P u l s e - W i d th - M o d u l a t edR e s o n a n tDC/DCC o n v e r t e rT o p o l o g i e s ,i nIEEE T r a n s .on P o w e rE l e c t r o n i c s ,Vo l . 1 1 ,p p . 4 1 3 - 4 2 2 ,M ay 1 9 9 6 .

[ 8 ] .R .O r u g a n t i ,P .C .H e n g ,J T .K . G u a na n dL .A . C h o y, S o f t - S w i t c h edDC/DCC o n v e r t e rw i t h PWMC o n t r o l li nI E E E T r a n s .on P o w e rE l e c t r o n i c s ,Vo l . 1 3 ,p p . 1 0 2 - 1 1 4 ,J a n . 1 9 9 8 .

[ 9 ] . I . B a t a r e s h , R e s o n a n tC o n v e r t e rTo p o l o g i e sw i t h T h r e ea n d F o u rE n e r g yS t o r a g eE l e m e n t s ,i nIEEETrans . on P o w e rE l e c t r o n i c s ,Vo l 9 N o . 1 pp. 6 4 - 7 3 ,J a n u a r y1 9 9 4 .

[ 1 0 ] .R .S t e i g e r w a l d ,W. R o s h e na n d C .S a j , A H i g h - D e n s i t y1 kW R e s o n a n tP o w e rC o n v e r t e rw i t hT r a n s i e n tB o o s tF u n c t i o n ,i nIEEE T r a n s .on P o w e rE l e c t r o n i c s ,Vo l . 8 N o . 4 pp . 4 3 1 - 4 3 8 ,O c t o b e r1 9 9 3 .

[ 1 1 ] .J . S a b a t ea n dF .L e e , O f f - L i n eA p p l i c a t i o n so f t h eF i x e d - F r e q u e n c yC l a m p e d - M o d eS e r i e sR e s o n a n tC o n v e r t e r ,i nI E E E T r a n s .o n P o w e rE l e c t r o n i c s ,Vo l . 6 N o . 1 p p . 3 9 - 4 7 ,J a n u a r y1 9 9 1 .

[ 1 2 ] .M . Z .Yo u s s e f ,H . P i n h e i r o ,P. K . j a i n . S a m p l e d - D a t aR e d u c e dO r d e rD y n a m i cM o d e lf o ra S e l f -S u s t a i n e dS e r i e s - P a r a l l e lR e s o n a n tC o n v e r t e r.

[ 1 3 ] .O . A . E n o ,D . S . T ho m p s o n . C o m p ar i s o no f s i m u l a t e da n d a c t u a ld a t af o ra r e s o n a n ti n v e r t e r .I C E Mc o n f e r e n c es e p t .2 00 4. L od z .

[ 1 4 ] .R .S .R a m s h a w .P S p i c eS i m u l a t i o no f P o w e rE l e c t r o n i cC i r c u i t s :A n I n t r o d u c t o r yG u i d e . L o n d o n :C h a p m a na n dH a l l ,1 9 9 7 .

[ 1 5 ] .D a v eL e Va s s e u r ; M i d c o m s sTi p s f o rT r a n s f o r m e rM o d e l l i n g ,MidcomTe c h n i c a lN o t e ,n o , 8 2 .J a n .1 9 9 8

[ 1 7 ] .I . M .G o t t l i e b .P o w e rS u p p l i e s ,S w i t c h i n gR e g u l a t o r s ,I n v e r t e r sa n d C o n v e r t e r s .S e c o n dE d i t i o n ,T a bB o o k s ,1 9 9 4 .

[ 1 8 ] .B . H a g u e ,T. R . F o o r d ,A l t e r n a t i n gC u r r e n tB r i d g eM e t h o d s ,S i x t hE d i t i o n ,1 9 7 1 ,P i t m a np u b l i s h i n g .

5 P . 7


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