Abstract




 
   

IJE TRANSACTIONS A: Basics Vol. 28, No. 10 (October 2015) 1469-1475   

downloaded Downloaded: 237   viewed Viewed: 2103

  ANALYSIS AND EXPERIMENTATION OF SOFT SWITCHED INTERLEAVED BOOST CONVERTER FOR PHOTOVOLTAIC APPLICATIONS
 
N. Subramanian, P. Prasanth, R. Srinivasan, R. R. Subhesh and R. Seyezhai
 
( Received: June 17, 2015 – Accepted: September 03, 2015 )
 
 

Abstract    Conventional energy sources are fast depleting due to poor conservation practises and excessive usage while the world’s energy demands are growing by minute. Additionally, the cost of producing conventional energy is rising also leading to an increase in harmful environmental pollution. Hence, there is a need to look at alternative energy sources such as sun, water and wind. Photovoltaic (PV) is a very promising option as it uses energy from naturally available sunlight distributed throughout the Earth which is not only pollution free but also abundant and recyclable in nature.Among the different DC-DC converters proposed in literature, interleaved boost converter is best suited for PV and other high power density applications.Conventional interleaved boost converters experience switching losses and switching stresses during turn-on and turn-off periods due to hard switching. In order to eliminate the power loss in the converter devices, soft switched Interleaved Boost Converter (IBC) is proposed in this paper. Soft switching is achieved with the use of an LC resonant tank circuit. The tank circuit is responsible for Zero Voltage Switching (ZVS) and Zero Current Switching (ZCS), eliminating the power loss in the switches appreciably. Since photovoltaic source is used as the input to the converter, a Maximum Power Point Tracking (MPPT) algorithm is implemented to extract maximum available power from the PV panel. Furthermore, the device losses, ripple and current sharing based on input and output characteristics are recorded and examined. Simulation study of the design is carried out using MATLAB/SIMULINK software. A hardware prototype with PV module is developed to validate the simulation results.

 

Keywords    Soft switching, auxiliary tank, power loss reduction, photovoltaic

 

چکیده    منابع انرژی متداول به سرعت در حال اتمام هستند که این مساله به شیوه های حفاظت ضعیف و استفاده بیش از حد از این منابع مربوط می شود در حالی که تقاضای انرژی در جهان به صورت لحظه ای در حال افزایش است. علاوه بر این، هزینه تولید انرژی متعارف در حال افزایش است که منجر به افزایش آلودگی زیست محیطی می شود. از این رو، لازم است تا نگاهی به منابع انرژی جایگزین مانند خورشید، آب و باد داشت. فتوولتائیک (PV) یک گزینه بسیار امیدبخش است چرا که از انرژی نور خورشید که به طور طبیعی در دسترس است و در سراسر زمین توزیع شده است استفاده می کند که نه تنها آلودگی ندارد بلکه رایگان، فراوان و قابل بازیافت درطبیعت است. از میان مبدلهای DC-DC مختلف ارائه شده در متون، مبدل بوست لایه بهترین گزینه برایPV و دیگر کاربردهای چگالی توان بالا است. مبدل های بوست متداول دچار تلفات سوئیچ و تنشهای سوئیچ در طول دوره روشن و خاموش شدن می شوند که علت آن سوئیچینگ سخت است. به منظور حذف اتلاف توان در دستگاه های مبدل، مبدلهای IBC در این مقاله ارائه شده است. سوئیچینگ نرم با استفاده از یک مدار مخزن رزونانس LC به دست می آید. مدار مخزن مسئول ولتاژ سوئیچینگ صفر (ZVS) و سوئیچینگ جریان صفر (ZCS) است، که به میزان زیادی موجب حذف اتلاف توان در سوئیچ می شود. از آنجا که منبع فتوولتائیک به عنوان ورودی به مبدل استفاده می شود، الگوریتم MPPT برای استخراج حداکثر توان در دسترس از پانل PV استفاده شده است. علاوه بر این، اتلاف دستگاه، موج دار شدن و به اشتراک گذاری جریان بر اساس ویژگی های ورودی و خروجی ثبت و مورد بررسی قرار می گیرد. مطالعه شبیه سازی از طرح با استفاده از نرم افزار MATLAB / SIMULINK software انجام می شود. نمونه سخت افزار با ماژول PV برای ارزیابی نتایج شبیه سازی توسعه داده شده است.

References   

 

1.     Salmi, T., Bouzguenda, M., Gastli, A. and Masmoudi, A., "Matlab/simulink based modeling of photovoltaic cell", International Journal of Renewable Energy Research (IJRER),  Vol. 2, No. 2, (2012), 213-218.

2.     Selmi, T., Abdul-Niby, M. and Devis, L., "P&o mppt implementation using matlab/simulink", in Ecological Vehicles and Renewable Energies (EVER), Ninth International Conference on, IEEE., (2014), 1-4.

3.     Talaat, Y., Hegazy, O., Amin, A. and Lataire, P., "Control and analysis of multiphase interleaved dc/dc boost converter for photovoltaic systems", in Ecological Vehicles and Renewable Energies (EVER), Ninth International Conference on, IEEE., (2014), 1-5.

4.     Gu, Y. and Zhang, D., "Interleaved boost converter with ripple cancellation network", Power Electronics, IEEE Transactions on,  Vol. 28, No. 8, (2013), 3860-3869.

5.     Jangwanitlert, A. and Songboonkaew, J., "A comparison of zero-voltage and zero-current switching phase-shifted pwm dc-dc converters", in Power Electronics and Drives Systems,. PEDS. International Conference on, IEEE. Vol. 1, (2005), 95-100.

6.     Fitzgerald, C. and Duffy, M., "Investigation of coupled inductors in a phase interleaved boost module-integrated-converter", in Power Electronics for Distributed Generation Systems (PEDG), IEEE 5th International Symposium on, IEEE., (2014), 1-5.

7.     Karimi, R., Adib, E. and Farzanehfard, H., "Resonance based zero-voltage zero-current switching full bridge converter", Power Electronics, IET,  Vol. 7, No. 7, (2014), 1685-1690.

8.     Park, S., Park, Y., Choi, S., Choi, W. and Lee, K.-B., "Soft-switched interleaved boost converters for high step-up and high-power applications", Power Electronics, IEEE Transactions on,  Vol. 26, No. 10, (2011), 2906-2914.

9.     Vijayabhasker, R., Palaniswami, S., Kumar, V.V. and Kumar, M.N.R., "An analysis of interleaved boost converter with lc coupled enhanced soft switching", American Journal of Applied Sciences,  Vol. 10, No. 4, (2013), 331.

10.   Li, W., Deng, Y., Xie, R., Shi, J. and He, X., "Interleaved zvt boost converters with winding-coupled inductors and built-in lc low pass output filter suitable for distributed fuel cell generation system", in Power Electronics Specialists Conference,. PESC. IEEE, (2007), 697-701.

11.   Zainudin, H.N. and Mekhilef, S., "Comparison study of maximum power point tracker techniques for pv systems",   Proceedings of the 14 th International Middle East Power Systems Conference (MEPCON’10), Cairo University, Egypt, December 19-21, (2010),   





International Journal of Engineering
E-mail: office@ije.ir
Web Site: http://www.ije.ir