1

مدل بحث نیا بیو معا ایدر مورد مزا نيهمچن شده است. یارائه شده بررس یديخورش هایکاربرد سلول یکه برا ودينترلیمقاله مبدل بوست ا نیدر ا - چکيده

ستميس هاییتوپولوژ ندهیکردن نسل آ ویدرا یو بازده باال برا نيپائ متيبا ق ندهیافزا DC – DC هایمبدل یبرا یعموم یمدار مفهوم کیشده است. به عالوه

.ارائه شده است یساز هيشب جیقرار گرفته است و نتا یحاالت مورد بررس ینظر زيو آنال یشنهاديشده است. عملکرد مبدل پ شنهاديپ PV ایتوان ارتباط شبکه

.PVشبکه ،مبدل بوست ود،ينترلیا -کليد واژه

مقدمه -1

سنگ،ذغالمانند روغن یليفس یاز سوخت ها یکاربرد انبوه

یکوه دارا یطو يمح یو آلوودگ ایگلخانه جدی اثرات باعث گاز و

تنواق کیو ،فاصوله نیو . در اشودیبزرگ بر جهان است م یاثر

وجوود دارد. یجهوان یانورژ ازيو منابع سوخت هوا و ن انيبزرگ م

انسان در حال یبرا یاصل یموانع یطيمح یو آلودگ یکمبود انرژ

.شودیمبرم م دیقابل تجد یمنابع انرژ افتنی یگونگچ. اندتوسعه

یمهوم در انورژ هوای از نقو یکو ی( PV) یفوتوولتوائ منبع

تهيسو یالکتر ديو تول برای هاکمک نیاز بزرگتر یکیجهان است و

را 0202در سال دیقابل تجد هاییانرژ یتمام نامزدها انيدر م

تيو بوا قابل یشودن دیو قابول نشور و تجد ز،يو تم رایو خواهد بود. ز

[.0]-[1] باالست نانياطم

نیيولتواژ پوا یدارا PV یولتواژ خروجو هوای هیمتأسفانه،آرا

مبودل شوبکه یباال برا اسیبه ولتاژ با دنيهستند و به منظور رس

یم استفاده یساختار سر یچند سطح ایو پلميتمام پل، ن های

[.3] شود

هوای موجود، ماننود مبودل زولهینوع ولتاژ ا هایمبدل یبرخ

یافوزا لهيباال را بوسو ندهیبهره افزا توانندیفاز م فتيتمام پل ش

ودیو ترانسفورمر بدسوت آورنود. بوار ولتواژ د چپيمينسبت دور س

سوت کوه بوازده مودار در ا یاز ولتاژ خروجو شتريب اريبس یخروج

گور ی[. د5[.]0] کنود یباال را محدود مو یولتاژ خروج یکاربردها

زوج بوسوت و هوای شده، مانند مبدل زولهیا انینوع جر هایمبدل

توانود -یتمام پل کلمپ فعال بوسوت مو هایکلمپ و مبدل وياکت

باال را بدسوت آورنود. بمنظوور کواه ندهیافزا لیبازده باال و تبد

راه حل مناسوب بوه کواربردن کی ستم،يبازده س یو افزا متيق

[.6] باشدینرم م یدزنيبا کل DC/DC هایلمبد

PV ایقودرت ارتبواط شوبکه ستميس کی اگرامی( د1) شکل

رييو تغ یبورا DC/DC هایمبدل یتک فاز است. بازده و بهره باال

یبورا 382Vولتواژ کوه یبطور ،الزم است ادیکم به ز یولتاژ ورود

توان ارتبواط ستميپل در س مين یبرا 062V ایتمام پل و نورتریا

. فراهم گردد AC 002V ایشبکه

در دو توانود یمو هاستميس نیا یدر کاربردها یديمشکل کل

خالصه شود: ریجنبه بصورت ز

موجوود در کلیسوا یوتیاز حداکثر د دی(: بانهی)هز متي( ق1

و کواه مقودار پلیشدن ر ممينيکه از م جیبوست را هایمبدل

مودار را کواه دهود موت يق توانندیکه م یتيالکترول هایخازن

PVبهره باال در کاربرد ودينترلیمبدل ا یبررس

1راضيه جابری

دانشکده مهندسی برق، واحد نجف آباد، دانشگاه آزاد اسالمی، نجف آباد، ایران.Razieh.jabery@gmail.com

0سيد محمد مهدی مير طالیی

، واحد نجف آباد، دانشگاه آزاد اسالمی، نجف آباد، ایران.های هوشمندمرکز تحقيقات ریز شبکه

Mirtalae.iaun@gmail.com

0

.کندیم یريجلوگ

تک فاز ییفوتوولتا ایتوان ارتباط شبکه ستمي: نمودار س1شکل

هوای موجود در مبدل یباال چي: تن و بار ولتاژ سوئ( بازده0

بمنظوور کواه دیباال با یولتاژ خروج یدر کاربردها جیبوست را

، عملکورد . بوه عوالوه ابندیقدرت کاه هایالمان متيتلفات و ق

و گسترش بوازده نگيچيکاه تلفات سوئ ینرم برا نگيچيسوئ

. [0] است تيحائز اهم اريبس ستميس

یشنهاديمبدل پ عملکرد -0

سطح توان یافزا یبرا یگریروش موثر د ودينترلیساختار ا

هوای الموان زیکند و سا ممينيرا م انیجر پلیر تواندیاست که م

مبدل کی( 0دهد. شکل ) یرا کاه و پاسخ گذرا را افزا ويپس

هایالمان ني. همچندهدیرا ارائه م یشنهاديپ یرزنانس ودينترلیا

. کنندیم لسخت عم نگيچيقدرت هنوز در سوئ

آل هستند، دهای هاکه همه المان شودیفرض م یسادگ یبرا

یبه اندازه کاف یمبدل در حالت ماندگار است و مقدار سلف ورود

برابور منبوع ليو دل نيبزرگ در نظر گرفته شده اسوت و بوه همو

.در نظرگرفته شده است انیجر

LC یرزنانس ودينترلیمبدل بوست ا: 0 شکل

𝒕𝟎]بوازه زموانی اول − 𝒕𝟏]: در لحظوه𝑡2 سووئيچ𝑆1 تحوت

صوورت بوه 𝑡1تا لحظوه 𝑆1شود و جریان روشن می ZCSشرایط

به صورت خطی از 𝐿𝑟یابد و جریان افزای می 𝐼𝑖𝑛خطی تا مقدار

یابد. به صفر کاه می 𝐼𝑖𝑛مقدار

(1) 𝑡1 − 𝑡2 =𝐿𝑟𝐼𝑖𝑛

𝑉2

𝒕𝟏]بازه زمانی دوم − 𝒕𝟐]: ر این بازه زمانی د𝑆1 و𝑆0 روشن

کننود و جریوان سولف شروع به شارژ شدن می 𝐿0و 𝐿1هستند و

ماند. صفر باقی می 𝐿𝑟رزنانس

LC یرزنانس ودينترلیمبدل بوست ا یهاشکل موج: 3شکل

𝒕𝟐]بازه زمانی سوم − 𝒕𝟑]: بوازه زموانی سووئيچ در ایون𝑆𝑎

𝐶𝑟و خوازن 𝐿𝑟شود رزنانس بين سلف شود و باعث میروشن می

𝐿𝑟جریوان 𝐿𝑟و 𝐶𝑟شروع شود. بعد از نيم سيکل رزنوانس، بوين

رسود. در موی (𝑉2−)به کمتورین مقودار 𝐶𝑟شود و ولتاژ صفر می

𝑆𝑎شود چون سووئيچ خاموش می 𝑆𝑎پایان این بازه زمانی سوئيچ

طرفه است. یک

(0) 𝑡3 − 𝑡0 =𝑇𝑟

0

𝒕𝟑]زمانی چهارم بازه − 𝒕𝟒]: بازه سوئيچ در این𝑆𝑎 همچنان

شووند چوون رزنوانس روشون موی 𝐷0و 𝐷1خاموش است و دیود

𝑆1های اصولی برقرار است و جریان سوئيچ 𝐶𝑟و 𝐿𝑟همچنان بين

به مقودار 𝐿𝑟یابد تا به مقدار صفر برسد و جریان کاه می 𝑆0و

0 𝐼𝑖𝑛 رسد. می

3

مدت زمان این بازه برابر است با:

(0) 𝑡3 − 𝑡0 =𝑠𝑖𝑛−1(0 𝐼𝑖𝑛𝑍𝑟/𝑉2)

𝜔𝑟

ها در این بازه زمانی: مهمترین نسبت

(5) 𝑉𝐶𝑟= −𝑉2 cos(𝜔𝑟(𝑡 − 𝑡3))

(6) 𝐼𝐿𝑟=

𝑉2𝑍𝑟

sin(𝜔𝑟(𝑡 − 𝑡3))

(0) 𝐼𝑆0 = 𝐼𝑖𝑛 −𝑉20𝑍𝑟

sin(𝜔𝑟(𝑡 − 𝑡3))

𝒕𝟒]زمانی پنجم بازه − 𝒕𝟓]: در این بازه زمانی رزنوانس بوين

𝐿𝑟 و𝐶𝑟 ان یابد و جریهمچنان ادامه می𝐿𝑟 بوه بزرگتورین مقودار

𝑆0(. در این بازه زموانی سووئيچ 𝐼𝑖𝑛 0رسد )بزرگتر از خودش می

شود.خاموش می ZCSتحت شرایط

(8) 𝑡5 − 𝑡0 =𝜋−0𝑠𝑖𝑛−1[(0𝑍𝑟/𝑉2)𝐼𝑖𝑛]

𝜔𝑟

𝒕𝟓]زمانی ششوم بازه − 𝒕𝟔]: لحظوه در𝑡5 جریوان𝐿𝑟 برابور

𝐼𝑖𝑛ثابت است و برابور 𝐷0. در این بازه زمانی جریان 𝐼𝑖𝑛 0است با

یابود و اداموه موی 𝐶𝑟و 𝐿𝑟رزنوانس بوين است. در طول این بوازه

از 𝑆1یابود. بنوابراین جریوان کاه می 𝐼𝑖𝑛به 𝐼𝑖𝑛 0از 𝐿𝑟جریان

𝐼𝐿𝑟یابد و مقدار جریان افزای می 𝐼𝑖𝑛صفر تا 𝑉𝐶𝑟و

برابر است با:

(9) 𝐼𝐿𝑟= 𝐼𝑖𝑛[cos 𝜔𝑟(𝑡6 − 𝑡5) + 1]

(12) 𝑉𝐶𝑟= Iin(t) −

Iin

wrsinωr(t − t5) + V5 𝑉𝐶𝑟

𝒕𝟔]زمانی هفتم بازه − 𝒕𝟕]: در ایون بوازه زموانی جریوان𝐿𝑟

ثابت اسوت برابور 𝑆1است و جریان سوئيچ 𝐼𝑖𝑛0ثابت است و برابر

𝐼𝑖𝑛 :است

(11) 𝑡0 − 𝑡6 =𝐶𝑟(𝑉2−𝑉1)

𝐼𝑖𝑛

𝒕𝟕]بازه زمانی هشتم − 𝒕𝟖]: در این بازه زمانی ولتاژ𝐶𝑟 برابر

شوود. در ایون روشن موی 𝐷2شود بنابراین دیود خروجی می 𝑉2با

بازه زمانی مبدل پيشنهادی رفتارش شوبيه یوک مبودل افزاینوده

PWM دشومی.

نتایج شبيه سازی -3

ریز یهایژگیبا و V 122032 ندهینمونه مبدل افزا کیمثال یبرا

. شده است یسازهيشب ORCADافزار در نرم مشخصات مبدل شبيه سازی شده: 1جدول

نماد پارامتر مقدار

W 122 توان P

V 32 ولتاژ ورودی 𝑉in

V 122 ولتاژ خروجی 𝑉o

KHz 122 های اصلیفرکانس سوئيچ 𝑓sm

KHz 022 فرکانس سوئيچ کمکی 𝑓sa

n 303 خازن رزنانس 𝐶r

UH 500 سلف رزنانس 𝐿r

1ولتاژ سوئیچ :4شکل

1جریان سوئیچ :5شکل

2ولتاژ سوئیچ :6شکل

0

2جریان سوئیچ:7شکل

جریان رزنانس:8شکل

ولتاژ رزنانس:9شکل

گيرینتيجه -0

و بدست کیيفوتولتا یکاربردها یبرا یمقاله بطور کل نیدر ا

هوا سوتم يس نیو کم و بهره بواال در ا متيبازده باال ، ق یآوردن برا

و مووارد دیو گرد یبررسو ندهیمبدل افزا هاییتوپولوژ نیدتریجد

حاصل شد : ریز

از حوداکثر یريگسوترش بهوره ولتواژ و جلووگ ی( چگونگ1

هوای و تعوداد خازن انیو جر پول یبمنظوور کواه ر کلیسا یوتید

یتيالکترول

یهااستفاده از ماسفت یبرا چيکاه ولتاژ سوئ ی( چگونگ0

الموان قودرت و موت يدر دسترس بمنظوور کواه ق نیيولتاژ پا

.نیيپا یتیتلفات هدا

ینورم بورا نگيچيسووئ طیبدسوت آوردن شورا ی( چگونگ3

نگيچيکاه تلفات سوئ

یخروجو ودیو معکووس د یابیکاه مشکل باز ی( چگونگ0

.معکوس یابیبمنظور کاه باز

عمراج

[1] E. Figueres, G. Garcera, J. Sandia, F. Gonzalez-Espin, and J. C. Rubio, “Sensitivity study of the dynamics of three-phase

photovoltaic inverters with an LCL grid filter,” IEEE Trans. Ind.

Electron., vol. 65, no. 3, pp. 605–616, Mar. 9002.

[9] Q. Li and P. Wolfs, “A review of the single phase photovoltaic

module integrated converter topologies with three different dc link

configurations,” IEEE Trans. Power Electron., vol. 93, no. 3, pp.

1390–1333, May 9002

[3] V. Scarpa, S. Buso, and G. Spiazzi, “Low-complexity MPPT technique exploiting the PV module MPP locus characterization,”

IEEE Trans. Ind. Electron., vol. 65, no. 6, pp. 1631–1632,

May 9002.

[4] O. Alonso, P. Sanchis, E. Gubia, and L. Marroyo, “Cascaded H-bridge multilevel converter for grid connected photovoltaic generators with independent maximum power point tracking of

each solar array,” in Proc. IEEE PESC, 9003, pp. 631–636.

[6] M. Calais and V. G. Agelidis, “Multilevel converters for single-phase grid connected photovoltaic systems—An overview,” in

Proc. IEEE ISIE, 1222, pp. 994–992.

[5] T. Shimizu, O. Hashimoto, and G. Kimura, “A novel high-performance utility-interactive photovoltaic inverter system,”

IEEE Trans. Power Electron., vol. 12, no. 9, pp. 604–611, Mar.

9003.

[6] J. M. Kwon and B. H. Kwon, “High step-up active-clamp converter with input-current doubler and output-voltage doubler

for fuel cell power

[2] systems,” IEEE Trans. Power Electron., vol. 94, no. 1, pp. 102–

116, Jan. 9002.

[2] L. Zhu, “A novel soft-commutating isolated boost full-bridge

ZVS-PWM dc–dc converter for bidirectional high power

applications,” IEEE Trans. Power Electron., vol. 91, no. 9, pp.

499–492, Mar. 9005.

[10] Carl Ngai-Man Ho, Hannes Breuninger, Sami Pettersson, Gerardo Escobar, Leonardo Augusto Serpa, Antonio Coccia “Practical

Design and Implementetion procedure of an interleaved Boost converter using Sic Diodes for PV Application” ,” IEEE Trans.

Power Electron, vol. 96, no. 5, January 9019.

[11] Chien-Ming Wang; Chang-Hua Lin; Chi-Hsiang Cheng “Analysis, design and realization of a Zero-Current transition Pulse-Width

modulation interleaved boost power factor correction converter with a Zero-Current transition auxiliary circuit” IET Power

Electronic, vol. 02. No. 02. December 9014.

[19] Musbahu Muhammad, Matthew Armstrong, and Mohammed A. Elgendy “A Nonisolated Interleaved Boost Converter for High-

Voltage Gain Applications” IEEE Journal of Emerging and

5

Selected Topics in Power Electronics, Vol. 04, No. 9, June

9015.

[13] Wu. Hongfei, Mu. Tiantian, Gu. Hougian, and Yan. Xing “Full-Range Soft- Switching- Isolated Buck-Boost C onverter With

Integrared Interleaved Boost Converter and Phase- Shifted

Control” IEEE Transction on Power Electronics, vol. 31. No. 9,

February 9015.