ارائه ساختار نوين، مدل‌سازي و كنترل هوشمند تطبيقي يك مبدل‌ DC-DC دو ورودي نيمه‌ايزوله

Providing a New Structure, Modeling and Intelligent Adaptive Control of a Semi-isolated Dual-input DC-DC Converter

امروزه مبدل‌هاي DC-DC دو ورودي براي كاربردهاي بسياري ازجمله استفادة هم‌زمان از دو منبع توليد انرژي به‌منظور مقابله با توليد منقطع انرژي‌هاي تجديدپذير به كار مي‌روند. در اين مقاله يك مبدل دو ورودي نيمه‌ايزوله براساس ساختاري امپدانسي به همراه سيستم كنترلي پيشنهاد شده است. در مبدل پيشنهادي از ساختار منبع امپدانسي شبه Z بهره گرفته شده و همچنين، با استفاده از روش‌هاي خازن‌هاي سوئيچ‌شونده و سلف تزويج، بهره ولتاژ اين مبدل به‌طور چشمگيري بهبود يافته است. علاوه بر آن، با توجه به ضروري‌بودن وجود كنترل‌كنندة مناسب براي بهبود شاخص‌هاي عملكردي اين نوع مبدل‌ها، يك ساختار كنترلي هوشمند تطبيقي ارائه شده است. اين ساختار دو لايه دارد؛ در لاية اول، مبدل پيشنهادي براساس تحليل سيستم‌هاي چندمتغيره ارزيابي شده و سپس در لاية دوم از يك كنترل‌كنندة تطبيقي خود تنظيم استفاده شده است كه مبدل پيشنهادي را در برابر عواملي همچون تغييرات در ورودي‌ها، عدم‌قطعيت‌ها و اغتشاشات مقاوم مي‌كند. همچنين، اين كنترل‌كننده از سرعت همگرايي بسيار بالايي در ثابت‌كردن ولتاژ خروجي در شرايط مختلف برخوردار است كه آن را براي استفاده در كاربردهاي انرژي‌هاي تجديدپذير و پيل سوختي مناسب مي‌كند. براي نشان‌دادن برتري مبدل پيشنهادي در كنار ساختار كنترلي ارائه‌شده، از نرم‌افزار متلب (MATLAB) استفاده شده است. همچنين، براي تأييد نتايج شبيه‌سازي و بررسي نتايج عملي، يك نمونه‌ اولية ساخته‌شده در محدودة‌ تواني 150 وات ارائه شده است.

Today, dual-input DC-DC converters are used for various purposes, including simultaneous use of two sources to solve the challenge of the intermittent nature of the renewable energy sources. In this paper, a novel structure of a semi-isolated dual-input dc-dc converter based on the impedance network along with a controlling approach is proposed. In the proposed converter, quasi-Z source network has been utilized and the voltage gain has improved dramatically with the use of switched capacitors and coupled inductor techniques. Due to the necessity of an appropriate controller to improve the performance indicators of these type of converters, a two-layer intelligent adaptive control structure is proposed. In the first layer of the controller, the proposed converter is investigated based on the analysis of multivariate systems, and then in the second layer, in order to achieve a robust performance for the converter responses against the uncertainties such as abrupt inputs voltage change and disturbances, a self-tuning adaptive controller is used. Also, the proposed controller structure has fast transient convergence in different situations for output voltage stability, which makes it a good candidate for renewable energy sources and fuel cells. Simulation results from MATLABSimulink have examined the performance of the proposed topology. Finally, experimental evaluation validates the claimed advantages.