دانلود ترجمه مقاله مبدل بوست DC-DC بازده بالا با اسنابر پسیو

1. مقدمه 2. مفهوم بهره برداری از مبدل DC-DC بوست با سلول سوئیچینگ جانبی 3. ملاحظات تحلیلی 4. نتایج شبیه سازی 5. نتایج تجربی 6. نتیجه گیری

مقدمه: مبدل بوست DC-DC مد کلیدزنی، یک مدار الکترونیک قدرت بنیادی است [1]. از آن می توان برای دامنه گسترده ای از توان بارهای مختلف استفاده نمود و در کاربردهای بسیاری، برای مثال سیستم های فتوولتائیک، دیده شده اند. مزیت های اصلی مبدل بوست، توپولوژی و کنترل ساده آن می باشند. اغلب از فرکانس کلیدزنی بالا استفاده می شود تا حجم اجزاء پسیو در مبدل به حداقل برسد؛ با این حال، با افزایش تلفات کلیدزنی که در دستگاه هایی مانند مبدل بوست توان بالای مبتنی بر IGBT، بسیار مهم است، ارتباط دارد. بنابراین، طراحی بهینه شده برای کاهش تلفات کلیدزنی، لازم است. یک IGBT، کلید مناسبی در سیستم های توان بالا و ولتاژ بالا (فشار قوی) می باشد. فنآوری IGBT، هنوز در حال توسعه است و مثالهای مختلفی از مفاهیم کلید IGBT و مبدل های مبتنی بر IGBT را می توان در مقاله های [2 تا 7] مشاهده نمود. مشخصه یابی عملکرد کلیدزنی یک کلید IGBT و مقایسه با SiC MOSFET، در [2] به بحث گذاشته شده اند و نشان داده شده که حد فرکانس کلیدزنی یک مبدل بوست مبتنی بر IGBT، به میزان قابل توجهی کمتر از عملکرد یک طراحی مبتنی بر SiC می باشد. تلفات Eoof از اهمیت ویژه ای برای عملکرد و بازده یک مبدل بوست مبتنی بر IGBT، برخوردار است. مقایسه عملکرد یک «مبدل بوست جای داده شده» (IBC) 10 کیلوواتی براساس ادوات SiC و Si (IGBT)، در [3] ارائه شده و نشان دهنده تلفات کلیدزنی قابل توجه و حد فرکانسی عملکردی یک طرح مبتنی بر IGBT، می باشد. در [4]، بررسی تفصیلی عملکرد کلیدزنی نرم یک مدل مبتنی بر IGBT، نشان می دهد که چندین روش کلیدزنی نرم می توانند تلفات یک مبدل بوست مبتنی بر IGBT را کاهش می دهند و همچنین، شکل موج های آنها در فرآیند کموتاسیون، تغییر می کند. همچنین، قطع (کلیدزنی) نرم نیز موضوع پژوهش انجام شده در [5] است که بر یک مبدل «پل اکتیو مضاعف» (DAB) مبتنی بر IGBT، تمرکز کرده است. در [6] و [7]، مثال هایی از مفاهیم کلید ارائه شده اند. مرجع [6]، عملکرد یک مبدل بوست را نشان می دهد که در مقادیر 55 کیلووات، 1.7 تا 7 کیلوولت و 5 کیلوهرتز، براساس یک کلید 4HSiC N-IGBT کار می کند و مرجع [7]، عملکرد یک کلید SiC N-IGBT 15 کیلوولتی را توضیح می دهد. برای طراحی یک مبدل مبتنی بر IGBT، با فرکانس کلیدزنی زیاد و حجم اندک اجزاء پسیو، باید تلفات کلیدزنی کاهش یابند. با پیاده سازی کلیدزنی نرم در یک توپولوژی بوست [8، 9] و با بکارگیری مدارات کمکی [10 – 26] مانند اسنابرهای پسیو [18-20] و مدارات اکتیو [10-17، 21-26]، این هدف قابل حصول است. در [9]، یک مبدل بوست کلیدزنی ولتاژ صفر دو فاز (ZVS) همراه با خازن های رزونانت موازی با کلیدها و با کنترل اصلاح شده، مورد استفاده قرار گرفت. در [8]، یک مبدل بوست با توان خروجی اسمی 40 کیلووات و ولتاژ خروجی 3 کیلوولت در مدهای کلیدزنی نرم با بکارگیری خازن های اسنابر موازی با ترانزیستور و دیود، و در مد رسانایی مرزی (BCM) با کنترل جای داده شده، حاصل شد.

INTRODUCTION: The switch-mode DC-DC boost converter is a fundamental power electronic circuit [1]. It can be used for a wide range of power of loads and is found in many applications, for example, the photovoltaic systems. The main advantages of the boost converter are its simple topology and control. High switching frequency is often used in order to minimize the volume of passive components in the converter; however, it is associated with an increase in switching losses, which is substantial in devices such as the high-power IGBT-based boost converter. Therefore, an improved design for the reduction of switching losses is required. An IGBT is an appropriate switch in high power and high voltage systems. The IGBT technology is still being developed and various examples of IGBT switch concepts and IGBT-based converters can be found in [2]–[7]. A characterization of switching performance of an IGBT switch and a comparison to a SiC MOSFET are discussed in [2] and show that the limit of a switching frequency of an IGBT-based boost converter is significantly below the performance of a SiC-based setup. Eoff losses are of particular importance for the performance and efficiency of an IGBT-based boost converter. A comparison of performance of a 10kW Interleaved Boost Converter (IBC) based on SiC and Si (IGBT) devices is presented in [3], and demonstrates a significant switching loss and an operation frequency limit of an IGBT-based design. In [4], a detailed investigation of soft switching operation of an IGBT-based model demonstrates that several soft switching techniques can reduce losses of an IGBT-based boost converter and that their waveforms change in the commutation process. A soft turn-off is also a subject of research presented in [5] performed on an IGBT-based Dual Active Bridge (DAB) converter. In [6] and [7], examples of switch concepts are presented. [6] demonstrates the performance of a boost converter operating at 55kW, 1.7kV to 7kV and 5kHz, based on a 4HSiC N-IGBT switch, and [7] describes the performance of a 15kV SiC N-IGBT switch. In order to design an IGBT-based converter with a high switching frequency and with a small volume of passive components, the switching losses must be decreased. This can be achieved by the implementation of soft switching in a boost topology [8], [9] and by the application of auxiliary circuits [10]–[26] such as passive snubbers [18]–[20] and active circuits [10]–[17], [21]–[26]. In [9], a two-phase zero voltage switching (ZVS) boost converter was used in conjunction with resonant capacitors in parallel to the switches and with modified control. In [8], a boost converter with rated output power of 40kW and output voltage of 3kV in soft switching modes was achieved with an application of snubber capacitors in parallel to transistors and diodes, and in the boundary conduction mode (BCM) with interleaved control.