يك مبدل DC-DC دوطرفه با قابليت كليدزني ولتاژ صفر براي كاربرد ذخيره‌سازي انرژي

A Bidirectional DC-DC Convreter with Zero Voltage Switching Capability for Energy Storage Application

در اين مقاله يك مبدل DC-DC دوطرفه با چگالي توان بالا براي كاربرد ذخيره‌سازي انرژي ارائه شده است. مبدل ارائه شده امكان مبادله توان در هر دو جهت را فقط با استفاده از تنظيم زاويه شيفت‌ فاز فراهم مي‌كند. قابليت كليدزني ولتاژ صفر براي لحظات روشن و خاموش شدن تمامي كليدها از مهم‌ترين مزاياي مبدل پيشنهادي است كه امكان استفاده از آن را براي كاربردهاي توان بالا ميسر مي‌سازد. كليدزني ولتاژ صفر مبدل بدون نياز به تجهيزات كمكي فراهم مي‌گردد. در ساختار مبدل از ترانسفورماتورهاي فركانس بالا استفاده شده است كه تطبيق ولتاژ دو سمت مبدل را فراهم مي‌كند. علاوه بر اين، اندوكتانس نشتي ترانسفورماتور همراه با اندوكتانس كمكي خارجي به عنوان ذخيره‌كننده انرژي در انتقال توان از يك سمت به سمت ديگر مبدل عمل مي‌كند. اصول عملكرد مبدل در حالت دائمي بررسي مي‌شود و سپس مدل‌ ديناميكي آن ارائه مي‌گردد. شرايط تأمين كليدزني ولتاژ صفر مبدل مطالعه مي‌شود و در نهايت نتايج اندازه‌گيري عملي نمونه آزمايشگاهي مبدل ارائه مي‌گردد

In this paper, a bidirectional DC-DC converter with high power density for energy storage application is proposed. The presented converter provides the possibility of power transfer in both directions only through adjusting phase shift angle. Zero voltage switching (ZVS) in both turn-on and turn-off moments of all switches is the major capability of the converter that makes it suitable for high power applications. ZVS of the converter is provided without any auxiliary devices. High frequency transformers are employed in the converter construction to match the converter’s two-side voltage. Moreover, transformer’s leakage inductance along with external auxiliary inductance acts as energy storage in a power transfer from one side of the converter to the other side. Operation principle of the converter in the steady state is analyzed, and, then, its dynamic model is derived. ZVS criteria of the proposed converter are studied, and finally the experimental measurement results of laboratory-scale prototype are presented.