پیاده سازی مبدل تشدیدی با قابلیت تطبیق تانک متغیر و تنظیم ولتاژ از طریق مدولاسیون فرکانس

نویسندگان

1 دانشگاه آزاد ساوه

2 شگاه آزاد واحد علوم و تحقیقات زنجان

چکیده

در سیستم‌های امروزی استفاده از مبدل‌های کلیدزنی رو به افزایش می‌باشد.یکی از این مبدل‌ها، مبدل‌های تشدیدی بوده که به علت راندمان بالاتر نسبت به سایر مبدل‌ها بیشتر مورد توجه قرار گرفته است. در این مقاله از مبدل تشدیدی موازی (PRC) استفاده شده است. در مدارات تشدیدی به علت تغییرات شرایط محیطی، احتمال تغییر در مقادیر پارامترهای تانک تشدید وجود دارد. این تغییرات می‌تواند مربوط به تغییرات مقادیر امپدانس مدار تشدیدی باشد. همچنین ولتاژ خروجی به شدت وابسته به تغییرات بار خروجی و پارامترهای تانک تشدید بوده و بر اثر این تغییرات ولتاژ خروجی تغییر می‌کند. در این طرح با استفاده از روابط ریاضی، ابتدا مقادیر تانک تشدید و فرکانس کلیدزنی مطلوب به‌دست می‌آید و سپس با تغییرات جزئی فرکانس به‌دست آمده، مقدار ولتاژ خروجی تثبیت می‌شود. از مزایای این طرح، امکان تشخیص نسبتاً مناسب پارامترهای تانک تشدید، فرکانس تشدید و فرکانس کلیدزنی مربوط به هر مدار تشدیدی با مقادیر نامشخص می‌باشد. با روش جستجوی مناسب امکان تنظیم دقیق‌تر فرکانس کلیدزنی به‌دست آمده وجود دارد. از دیگر مزایای این طرح سادگی الگوریتم کنترلی آن بوده که قابلیت پیاده سازی با پردازشگرهای معمولی را دارا می‌باشد. نتایج حاصل از شبیه‌سازی و نمونه آزمایشگاهی ساخته شده، بیانگر این موضوع می‌باشد.

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

Design and Implementation of Adaptive Parallel Resonant Converter in Variable Tank Parameters

نویسندگان [English]

  • Hafez Noohi 1
  • Mohammad Reza Azarkerdar 2
چکیده [English]

Abstract—Nowadays the use of switching converter systems are increasing. One of these converters is resonant converter which is more efficient than other converters. In this paper, the parallel resonant converter (PRC) is used. Because of environmental conditions, there is probably a variation in the resonance tank parameters values in resonant circuits. These variations occur due to variation in the resonance circuit impedance. The output voltage is strongly dependent on variation of the output load and the resonance tank parameters. Changing the resonance parameters will directly affect the output voltage. By using the mathematical relations, values of the resonance tank frequency and proper switching frequency are obtained. With partial changes in obtained frequency, output voltage is fixed. The main advantages of this design are recognizing proper resonance tank parameters, resonance frequency and switching frequency which depends on each circuit with unknown values. In proper searching method, there is more accurate regulation of obtained switching frequency. Other advantages include simple control algorithm which can be assembled with simple processor system. Experimental and simulation results presented in this paper show the benefits of proposed method.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Parallel resonant converter (PRC)
  • frequency modulation (FM)
  • variable tank
  • zero current switching (ZCS)
1-      

[1] Dwari, S., Parsa, L. (2011). “An Efficient High-Step-Up Interleaved DC–DC Converter with a Common Active Clamp”. IEEE Transaction on Power Electronics, Vol. 26, no. 1, pp. 66–78.

[2] Kim, B.C., Park, K.B., Kim, C.E., Lee, B.H., Moon, G.W. (2010). “LLC Resonant Converter With Adaptive Link-Voltage Variation for a High-Power-Density Adapter”. IEEE Transaction on Power Electronics Vol. 25,  no. 9, pp. 2248-2252.

[3] Chuang, Y.C. (2010). “High Efficiency ZCS Buck Converter for Rechargeable Batteries”. IEEE Transaction on Industrial Electronics, Vol. 57, no. 7, pp. 2463-2472.

[4] Lucia, O., Burdio, J.M., Barragan, L.A., Acero, J., Millan, I. (2010). “Series-Resonant Multi Inverter for Multiple Induction Heaters”. IEEE Transaction on Power Electronics, Vol. 25, no. 11, pp. 2860–2868.

[5] Grbovic, J., Delarue, P., Mongne, P. Le., Bartholomeus, P. (2010). “A Bidirectional Three-Level DC–DC Converter for the Ultra Capacitor Applications”. IEEE Transaction on Industrial Electronics, Vol. 57, no. 10, pp. 3415–3430.

 [6] Chandrasekhar, P., Reddy, S.R. (2009). “Optimum Controlled Full-Bridge LC Resonant Converter for Electrolyser Application”. Proceedings of the World Congress on Engineering and Computer Science, Vol 1, San Francisco, USA, October 20-22.

 

]7[ فرهنگی، ش.، وفاخواه، ب.، فرهنگی، ب.، کنعان، پ.، منشی­پور، س.، (1382)، سیستم متصل به شبکه به قدرت 5 کیلووات با استفاده از مبدل تشدیدی موازی. هجدهمین کنفرانس بین­المللی برق، 28 تا 30 مهر.

[8] Kim, H., Yoon, Ch., Choi, S. (2010). “A Three-Phase Zero-Voltage and Zero-Current Switching DC–DC Converter for Fuel Cell Applications”. IEEE Transaction on Industrial Electronics, Vol. 25, no. 2, pp. 391–398.

[9] Lin, B.R., Dong, J.Y., Chen, J.J. (2011). “Analysis and Implementation of a ZVS/ZCS DC-DC Switching Converter whit Voltage Step-Up”. IEEE Transaction on Industrial Electronics, Vol. 58, no. 7, pp. 2962-2971.

 [10] Tanaka, J., Yuzurihara, I., Watanabe, T. (1991). “Analysis of a Full-Bridge Parallel Resonant Converter”. 13th International Telecommunications Energy Conference, Kyoto, Japan, November 5-8.

[11] Alonso, J.M., Perdigao, M.S., Vaquero, D.G., Calleja, A.J., Saraiva, E.S. (2012). “Analysis, Design, and Experimentation on Constant-Frequency DC-DC Resonant Converters with Magnetic Control”.  IEEE Transaction on Power Electronics, Vol. 27, no. 3, pp. 1369-1382.

[12] Jain, P.K. (1992). “Constant Frequency Resonant DC-DC Converter”, United States Patent 5157593.

[13] Chia, C.L., Sng, E.K.K. (2009). “A Novel Robust Control Method for the Series-Parallel Resonant Converter”. IEEE Transaction on Power Electronics, Vol. 24, no. 3, pp. 1896-1904.

[14] Beiranvand, R., Rashidian, B., Zolghadri, S.M.R., Alavi, M.H. (2011). “Optimizing the LLC–LC Resonant Converter Topology for Wide-Output-Voltage and Wide-Output-Load Applications”. IEEE Transaction on Power Electronics,  Vol. 26, pp. 3192-3204.

[15] Erikson, R.W., Maksimovic, D. (2001). “Fundamentals of Power Electronics”. 2nd edition, Kluwer Acad, New York.

[16] Mohan, N., Undeland, T.M., Robins, W.P. (1998). “Power Electronics”. 2nd edition, John Wiley & Sons, New York.

[17] Nathan, B.S., Ramanarayanan, V. (2000). “Analysis, Simulation and Design of Series Resonant Converters for High Voltage Applications”. Industrial Technology, Proceedings of IEEE International Conference on, Bangalore, India, January 19-22.

[18] Jung, J.H., Kwon, J.G. (2007). Theoretical Analysis and Optimal Design of LLC Resonant Converter ”. European Conference on Power Electronics and Applications, Aalborg, Denmark, September 2-5.