Yeni bir ortak topraklı faz ölçeklenebilir qz-kaynak tabanlı çok fazlı DC–DC dönüştürücü
Küçük Resim Yok
Tarih
2025
Yazarlar
Dergi Başlığı
Dergi ISSN
Cilt Başlığı
Yayıncı
Düzce Üniversitesi
Erişim Hakkı
info:eu-repo/semantics/openAccess
Özet
Yüksek kazançlı yalıtımsız DC–DC dönüştürücüler, yenilenebilir enerji sistemlerinde önemli bir rol oynar. Ancak mevcut dönüştürücü yapıları, modülerliğin düşük olması, ortak toprak hattının bulunmaması ve yüksek giriş akımı dalgalanması gibi sorunlar nedeniyle pratik uygulamalarda yeterince verimli değildir. Bu çalışmada, quasi-Z-source (qZs) yapısından esinlenerek geliştirilen, faz sayısı kolayca artırılabilen yeni bir çok fazlı (interleaved) yüksek kazançlı dönüştürücü yapısı sunulmaktadır. Önerilen yapıda, qZs hücreleri girişte paralel, çıkışta seri bağlanarak hem ortak topraklama sağlanmakta hem de gerilim/akım stresleri azaltılarak yüksek gerilim kazancı elde edilmektedir. Çalışmanın analitik olarak modellenmesi, küçük işaret (small-signal) dinamikleri ve kontrol tasarımı ayrıntılı olarak yapılmış ve 200 W gücünde iki fazlı bir prototip üretilmiştir. Deneysel sonuçlar, dönüştürücünün 30–40 V giriş aralığında kararlı bir şekilde çalıştığını ve verimli bir şekilde 200 V çıkış gerilimi elde edebildiğini göstermektedir. Ayrıca giriş akımı dalgalanmasının ve bileşenler üzerindeki akım-gerilim zorlanmalarının önemli ölçüde azaldığı deneysel olarak doğrulanmıştır. Önerilen yapı, yüksek gerilim kazancı, düşük giriş dalgalanması ve faz sayısının kolayca artırılabilmesi sayesinde modern yenilenebilir enerji ve dağıtık güç dönüştürme uygulamaları için güçlü ve uygulanabilir bir çözüm sunmaktadır.
High-gain non-isolated DC–DC converters play a crucial role in renewable energy systems. However, many existing converter topologies suffer from practical limitations such as poor modularity, the absence of a common ground, and high input current ripple, which restrict their applicability in real-world systems. In this study, a novel phase-scalable, interleaved high-gain DC–DC converter inspired by the quasi-Z-source (qZs) structure is proposed. In the proposed topology, qZs cells are connected in parallel at the input and in series at the output, enabling a common ground configuration while achieving high voltage gain with reduced voltage and current stresses on the power components. The proposed converter is analytically modeled, and its small-signal dynamics and control design are investigated in detail. A two-phase laboratory prototype rated at 200 W is designed and implemented to validate the theoretical analysis. Experimental results demonstrate that the converter operates stably over a wide input voltage range of 30–40 V and efficiently regulates the output voltage at 200 V. Moreover, a significant reduction in input current ripple and component stress is experimentally verified. Owing to its high voltage gain, low input current ripple, and inherent phase scalability, the proposed converter offers an effective and practical solution for modern renewable energy and distributed power conversion applications.
High-gain non-isolated DC–DC converters play a crucial role in renewable energy systems. However, many existing converter topologies suffer from practical limitations such as poor modularity, the absence of a common ground, and high input current ripple, which restrict their applicability in real-world systems. In this study, a novel phase-scalable, interleaved high-gain DC–DC converter inspired by the quasi-Z-source (qZs) structure is proposed. In the proposed topology, qZs cells are connected in parallel at the input and in series at the output, enabling a common ground configuration while achieving high voltage gain with reduced voltage and current stresses on the power components. The proposed converter is analytically modeled, and its small-signal dynamics and control design are investigated in detail. A two-phase laboratory prototype rated at 200 W is designed and implemented to validate the theoretical analysis. Experimental results demonstrate that the converter operates stably over a wide input voltage range of 30–40 V and efficiently regulates the output voltage at 200 V. Moreover, a significant reduction in input current ripple and component stress is experimentally verified. Owing to its high voltage gain, low input current ripple, and inherent phase scalability, the proposed converter offers an effective and practical solution for modern renewable energy and distributed power conversion applications.
Açıklama
Anahtar Kelimeler
Elektrik ve Elektronik Mühendisliği
Kaynak
WoS Q Değeri
Scopus Q Değeri
Cilt
Sayı
Künye
Uzun, B. (2025). Yeni Bir Ortak Topraklı Faz Ölçeklenebilir Qz-Kaynak Tabanlı Çok Fazlı Dc–Dc Dönüştürücü (Tez No. 994477) [Doktora Tezi, Düzce Üniversitesi].
