High efficiency isolated DC/DC boost converter with planar magnetics for photovoltaic applications

• Autorzy: Krupa A. , Dawidziuk J.

Identyfikatory

DOI

10.12915/pe.2014.07.06

Warianty tytułu

PL

Wysokosprawny izolowany przekształtnik podwyższający DC/DC z transformatorami planarnymi do zastosowań w fotowoltaice

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

Classic high-frequency transformers enable for isolated DC/DC converters to achieve high input voltage gain by the turns ratio. Through the use of an isolation transformer made in planar technology with interleaved windings leakage inductance can be significantly reduced and voltage overshoots can be marginalized. By applying balancing transformer with integrated input inductor in the setup of the converter current flowing through the semiconductor switches can be decreased and their conduction losses could be reduced. Additionally integrating input inductor with balancing transformer by core sharing helps to reduce number of magnetic components in the circuit. In this paper laboratory measure results as well as theoretical analysis of the half-bridge step-up DC/DC converter with planar transformer and integrated input inductor are presented. The test system achieved a 12-fold voltage gain and efficiency over 95%.

PL

W izolowanych przekształtnikach DC/DC, dzięki odpowiedniej przekładni tradycyjnego transformatora wysokiej częstotliwości, osiągamy znaczne wzmocnienie napięcia wejściowego. Skutkiem użycia planarnego transformatora izolującego z sekcjonowanymi uzwojeniami było znaczne zmniejszenie indukcyjności rozproszenia transformatora i przepięć na tranzystorach. Zastosowanie w przekształtniku planarnego transformatora wyrównawczego spowodowało zmniejszenie prądów i strat przewodzenia w łącznikach. Zredukowano gabaryty i liczbę elementów magnetycznych poprzez zespolenie dławika wejściowego z transformatorem wyrównawczym na jednym rdzeniu magnetycznym. W pracy przedstawiono analizę teoretyczną oraz wyniki badań laboratoryjnych półmostkowego przekształtnika podwyższającego DC/DC z planarnym transformatorem wyrównawczym zintegrowanym z dławikiem wejściowym. Badany układ osiągnął 12-krotne wzmocnienie napięcia i sprawność powyżej 95%.

Słowa kluczowe

EN

high efficiency; boost DC/DC converters; integrated planar transformer; photovoltaic systems

PL

wysoka sprawność; przekształtnik podwyższający DC/DC; planarny transformator wyrównawczy; systemy fotowoltaiczne

• Wydawca: Wydawnictwo SIGMA-NOT
• Czasopismo: Przegląd Elektrotechniczny
• Rocznik: 2014
• Tom: R. 90, nr 7
• Strony: 35--38
• Opis fizyczny: Bibliogr. 8 poz., rys., tab., wykr.

Twórcy

autor

Krupa A.

• Bialystok University of Technology, Faculty of Electrical Engineering, Department of Automatic Control Engineering and Electronics, ul. Wiejska 45d, 15-351 Bialystok, Poland

autor

Dawidziuk J.

• Bialystok University of Technology, Faculty of Electrical Engineering, Department of Automatic Control Engineering and Electronics, ul. Wiejska 45d, 15-351 Bialystok, Poland

Bibliografia

• [1] Blaabjerg F., Kjaer S. B., Pedersen J. K., A Review of Single- Phase Grid-Connected Inverters for Photovoltaic Modules, Transactions on Industry Applications, IEEE (2005),1292-1306
• [2] Tomaszuk A., Krupa A., High Efficiency High Step-up DC/DC Converters – Review, Bulletin of The Polish Academy of Sciences, Technical Sciences, (2011) , Vol. 59, No. 4,475-483
• [3] Wuha L., Xiangning H., Review of Non-Isolated High Step-Up DC/DC Converters in Photovoltaic Grid-Connected Applications, Transactions on Power Electronics, (2010), 364- 369
• [4] Li Q., Wolfs P., A review of the single phase photovoltaic module integrated converter topologies with three different dc link configurations, Transactions on Power Electronics, May (2008), vol. 23, no. 3,1320–1333
• [5] Nymand M., Andersen M. A. E., A new very-high-efficiency R4 converter for high-power fuel cell applications, in Proc. PEDS, Taipei, Taiwan, (2009), 997-1001
• [6] Dawidziuk J., Wysokosprawne przekształtniki podwyższające DC/DC mocy w systemach fotowoltaicznych, Przegląd Elektrotechniczny, (2012),nr 4b , 35-40
• [7] Jałbrzykowski S., Citko T., Push-pull resonant DC/DC converter, Bulletin of The Polish Academy of Sciences, Technical Sciences, (2013) , Vol. 61, No. 4, 763-769
• [8] Quinn C., Rinne K., O'Donnell T., Duffy M., Mathuna C:, A review of planar magnetic techniques and technologies Applied Power Electronics Conference and Exposition, (2001), vol.2, 1175-1183