The use of high-gain-voltage step-up converters for distributed power generation systems is being popularized because of the need for new energy generation and power conversion technologies. In this study, a new constructed high-gain-boost DC-DC converter was proposed to coordinate low voltage output DC sources, such as PV or fuel cell systems, with high DC bus (380 V) lines. Compared with traditional boost DC-DC converters, the proposed converter can create higher gain and has wider input voltage range and lower voltage stress for power semiconductors and passive elements. Moreover, the proposed topology produces multilevel DC voltage output, which is the main advantage of the proposed topology. Steady-state analysis in continuous conduction mode of the proposed converter is discussed in detail. The practicability of the proposed DC-DC converter is presented by experimental results with a 300 W prototype converter.
In this paper, a new coupled inductor DC-DC converter with a high step-up voltage gain is proposed. It is developed from a clamp-mode coupled-inductor boost converter by incorporating an additional capacitor and diode. The proposed converter is able to achieve the higher voltage gain, while still retaining the switch voltage clamp property of its predecessor. In the paper, operation and analysis of the proposed converter are described. Experimental results from a prototype converter are presented to verify the validity of the analysis. The prototype circuit attains the highest efficiency of 92.8%.
A high boost dc-dc converter based on the switched-inductor cell (SL-cell) is suggested in this paper. The suggested converter can provide a high voltage gain that is more than 6. Moreover, the voltage gain can be easily increased by extending a SL cell or a modular voltage boost stage. This paper shows the key waveforms, the operating principles at the continuous conduction mode (CCM), and a comparison between the suggested converter and the other non-isolated converters. In addition, the extension of the suggested converter is presented. The simulation results were shown to reconfirm the theoretical analysis.
This paper suggests anon-isolated high-gain boost converter using voltage-stacking cell. The voltage gain can be increased by adjusting number of voltage-stacking cells and transformer turns-ratio. Test results with 1kW prototype converter show that the voltage gain is three or four times higher than conventional boost converter at unity transformer turns-ratio and about 90% of efficiency is recorded under full load condition.
This paper proposes a fuzzy logic controlled new topology of high voltage gain zero voltage switching (ZVS) asymmetrical PWM full-bridge DC-DC boost converter for constant load and high power applications. The APWM full-bridge stage provides high voltage gain and soft-switching characteristics increase the efficiency and reduce the switching losses. Fuzzy logic controller (FLC) improves the performance and dynamic characteristics of the proposed converter. A comparison with a classical proportional-integral (PI) controller demonstrates the high performances of the proposed technique in terms of effective output voltage regulation under different operating conditions. Simulation is done by integrating two different simulation platforms $PSIM^{(R)}$ and $Matlab^{(R)}/Simulink^{(R)}$ by using SimCoupler tool of $PSIM^{(R)}$. Experimental results using 120W load have been provided to validate the results.
In this paper, a three-phase AC-DC high step-up converter is developed for application to microscale wind-power generation systems. Such an AC-DC boost converter prossessess the property of the single-switch high step-up DC-DC structure. For power factor correction, the advanced half-stage converter is operated under the discontinuous conduction mode (DCM). Simulatanously, to achieve a high step-up voltage gain, the back half-stage functions in the continuous conduction mode (CCM). A high voltage gain can be obtained by use of an output-capacitor mass and a coupled inductor. Compared to the output voltage, the voltage stress is decreased on the switch. To lessen the conducting losses, a low rated voltage and small conductive resistance MOSFETs are adopted. In addition, the coupled inductor retrieves the leakage-inductor energy. The operation principle and steady-state behavior are analyzed, and a prototype hardware circuit is realized to verify the performance of the proposed converter.
High voltage gain converters are essential for distributed power generation systems with renewable energy sources, such as fuel cells and solar cells, because of their low voltage characteristics. This paper introduces a novel nonisolated DC-DC converter topology developed by combining an inverting buck-boost converter and voltage multipliers. In the proposed converter, the input voltage is connected in series with the output, and the majority of the input power is directly delivered to the load. The voltage multipliers are stacked in series to achieve high step-up voltage gain. The voltage stress across all of the switches and capacitors can be significantly reduced. As a result, the switches with low voltage ratings can be used to achieve high efficiency and low cost. To verify the validity of the proposed topology, a 360-W prototype converter is built to obtain the experimental results.
The use of high voltage gain converters is essential for the distributed power generation systems with renewable energy sources such as the fuel cells and solar cells due to their low voltage characteristics. In this paper, a high voltage gain topology combining cascode Inverting Buck-Boost converter and voltage multiplier structure is introduced. In proposed converter, the input voltage is connected in series at the output, the portion of input power is directly delivered to the load which results in continuous input current. In addition, the voltage multiplier stage stacked in proper manner is not only enhance high step-up voltage gain ratio but also significantly reduce the voltage stress across all semiconductor devices and capacitors. As a result, the high current-low voltage switches can be employed for higher efficiency and lower cost. In order to show the feasibility of the proposed topology, the operation principle is presented and the steady-state characteristic is analyzed in detail. A 380W-40/380V prototype converter was built to validate the effectiveness of proposed converter.
Traditional boost converters have difficulty realizing high efficiency and high voltage gain conversion due to 1) extremely large duty cycles, 2) high voltage and current stresses on devices, and 3) low conversion efficiency. Therefore, a function decoupling high voltage gain DC/DC converter composed of a DC transformer (DCX) and an auxiliary converter is proposed. The role of DCX is to realize fixed gain conversion with high efficiency, whereas the role of the auxiliary converter is to regulate the output voltage. In this study, different forms of combined high voltage gain converters are compared and analyzed, and a structure is selected for the function decoupling high voltage gain converter. Then, topologies and control strategies for the DCX and auxiliary converter are discussed. On the basis of the discussion, an optimal design method for circuit parameters is proposed, and design procedures for the DCX are described in detail. Finally, a 400 W experimental prototype based on the proposed optimal design method is built to verify the accuracy of the theoretical analysis. The measured maximum conversion efficiency at rated power is 95.56%.
In this paper, a DC-DC converter is proposed based on the Cuk converter. The proposed converter has high efficiency and it can be used in multilevel DC-DC converters. A reduction of the inductors size in comparison to Cuk converter and a reduction in the inductors resistance negative effects on efficiency are the important points of the proposed converter. Its voltage ripple is reduced when compared to other converters. Its output voltage has a high quality and does not contain spikes. A theoretical analysis demonstrates the positive points of the proposed converter. The design and analysis of the converter are done in continues conduction mode (CCM). Experiments confirm the obtained theoretical equations. The proposed converter voltage gain is similar to that of a conventional Boost converter. As a result, they are compared. The comparison illustrates the advantages of the proposed converter and its higher quality. Furthermore, a prototype of the proposed converter and its combination with a 2x multiplier are built in the lab. Experimental results validate the analysis. In addition, they are in good agreements with each other.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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