Generation of a family of non-isolated DC-DC PWM converters using new three-state switching cells

Bascope, Grover V. T.; Barbi, I.

doi:10.1109/pesc.2000.879927

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“…The main advantage of this topology is the low voltage stress across the active switches, low input current ripple and simplicity, what results in higher efficiency. Applying the concept to new topologies, such as those based on the three-state switching cell [3], [4] ( Fig. 3, with higher efficiency characteristic), and to voltage multipliers cells [5], [6] (Fig.…”

Section: Conception Of Topologiesmentioning

confidence: 99%

A Single Stage Dc-Dc Converter Feasible to Battery Charging From Pv Panels With High Voltage Step Up Capability

Praça¹,

Henn²,

N.A.L.S.³

et al. 2024

RE&PQJ

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Abstract. This paper presents a dc-dc power converter integrated in such a way to obtain, in a single conversion stage, the maximum energy extraction from photovoltaic panels, battery charging and discharging dynamic control, and high voltage step-up to feed the inverter DC bus, also operating with soft-switching capability. Although this idea can be applied to most of the high voltage gain topologies, this paper is based on a structure derived from the half-bridge boost converter. Thus, a 500W prototype, with input voltage of 24V and output voltage of 200V, has been developed with the purpose of obtaining the experimental results and validate the proposed converter. High efficiency is achieved, above 92.5%, confirming the expected operation and functionalities necessary for the proposed application.

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Section: Conception Of Topologiesmentioning

confidence: 99%

A Single Stage Dc-Dc Converter Feasible to Battery Charging From Pv Panels With High Voltage Step Up Capability

Praça¹,

Henn²,

N.A.L.S.³

et al. 2024

RE&PQJ

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“…A Figura 1 apresenta o conversor DC-DC proposto por [26], [31]. Os conversores CCTE caracterizam-se pelo método de chaveamento otimizado, garantindo maior rendimento percentual na sua operação.…”

Section: Conversor Boostunclassified

“…O conversor utilizado neste trabalho consiste de um boost com Célula de Comutação de Três Estados (CCTE) [26] de 1 kW controlado através do MSP430G2553 Launchpad da Texas Instruments, cuja topologia de diagrama de blocos de controle baseia-se no modelo de [27], [28] de acordo com a Figura 1. Para obtenção do ganho do controlador MPC-LMI, propõe-se a utilização de elipsoides de estabilidade criados em uma "lookup table" conforme [29].…”

Section: Introductionunclassified

Controlador Robusto MPC-LMI Aplicado Ao Conversor Boost Com Célula De Comutação De Três Estados

Costa¹,

Reis²,

Campos³

et al. 2017

Eletrônica de Potência

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Resumo -Este artigo propõe uma estratégia de controle preditivo baseado em modelo aplicado a um conversor boost com célula de comutação de três estados que confere mais simplicidade e sistematização nas fases de projeto e análise do controlador, cujo ganho integral ajustável dispensa o reprojeto nas matrizes de ponderação. Para simplificar a análise de estabilidade do controlador, utiliza-se o conceito de elipsoides de estabilidade, um assunto ainda pouco explorado neste contexto. O controle preditivo proposto parte da modelagem da planta no espaço de estados médio linear e variante no tempo, cujas variações paramétricas são tratadas como incertezas politópicas expressas por meio de desigualdades matriciais lineares (LMIs) com relaxações.Aspectos teórico-experimentais são aplicados e analisados em um conversor de 1 kW com incertezas na tensão de entrada e na carga. Além disso, para estabelecer uma base de desempenho, o MPC proposto é comparado com o controlador LQR clássico conhecido na literatura. A estratégia de controle proposta apresenta vantagens considerando as variações do modelo decorrente dos testes de cargas em aplicações de conversores estáticos CC-CC. Palavras-chave -Conversor ROBUST MPC-LMI CONTROLLER APPLIED TO THREE STATE SWITCHING CELL BOOST CONVERTERAbstract -This paper proposes a Model Predictive Control (MPC) strategy applied to Three State Switching Cell boost converter which leads more simplicity to the design steps and analysis to the controller, whose adjustable integral gain does not need the redesign of weighting matrices. To simplify the controller analysis, the ellipsoid stability concepts are used, a field few explored in this context. The proposed MPC starts from of Linear Time Varying(LTV) state space plant modeling whose parametric variables are modeled as politopic uncertainties via linear matrix inequalities (LMIs) approach with relaxations.Theoretical and experimental aspects are applied to 1 kW boost converter with voltage input and load uncertainties. Morevover, to lead the performance testing, the proposed MPC is compared with the classical LQR known in the literature.The proposed control strategy presents advantages considering the model variations due to load testing in DC-DC converters applications. Keywords -

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“…Esta estrutura deriva da topologia mostrada em [19] e por ventura possui menos elementos, o que acarreta um ganho no custo e nas perdas do conversor. Esta topologia também faz uso de uma versão bidirecional da CCTE (Célula de Comutação de Três Estados) [20]- [22] que permite a operação do conversor inclusive para razões cíclicas inferiores a 50% e visando também a redução dos esforços de corrente oriundo da corrente elevada na entrada. O núcleo da célula está acoplado magneticamente a um enrolamento de um transformador para que se possa prover o alto ganho exigido pela estrutura.…”

Section: Pvunclassified

Conversor CC-CC Bidirecional De Três Portas, Estágio Único E Alto Ganho De Tensão Para Aplicações Em Sistemas Fotovoltaicos

Praça¹,

Alves²,

Júnior³

et al. 2017

Eletrônica de Potência

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Resumo -Este artigo tem por escopo apresentar o estudo e desenvolvimento de um conversor CC-CC não isolado de três portas, adequado à integração em um único estágio de conversão: um banco de baterias, um conjunto de painéis fotovoltaicos e o link CC. A topologia proposta apresenta um conversor boost de alto ganho baseado na versão bidirecional da célula de comutação de três estados na qual se tem integrado um banco de baterias e um conjunto de painéis fotovoltaicos com capacidade para gerar um barramento CC de 200V em um único estágio de processamento. A característica bidirecional da topologia permite que os painéis fotovoltaicos carreguem as baterias e alimente a carga dependendo da potência gerada pelo PV. No caso de ausência de sol, o banco de baterias supre a carga. Outra importante característica deste conversor é a comutação suave em modo ZVS para todas as chaves. Foi desenvolvido um protótipo experimental com potência nominal de 500W de forma a validar todo o embasamento teórico e de simulação apresentados. O conversor desenvolvido foi submetido a três condições: o fluxo de energia da bateria para a carga, do painel fotovoltaico para a carga e do painel para o banco de baterias, sendo obtido o rendimento de 94,18%, 96,09% e 94,67% respectivamente para cada condição. Além disso, as formas de ondas experimentais e de simulação para cada condição e o comparativo de rendimento de topologias, também são apresentados. O alto ganho e o rendimento alcançado nesta topologia, a torna uma forte solução quando há necessidade de elevar a tensão a partir de baterias ou painéis fotovoltaicos, quando os valores fornecidos por estes geralmente são de 12V, 24V ou 48V. PalavrasChaves-Alto SINGLE STAGE THREE-PORT DC-DC CONVERTER WITH HIGH VOLTAGE GAIN AND BIDIRECTIONAL CAPABILITY FEASIBLE TO SMALL PV SYSTEMSAbstract -This paper presents the study and development of a single stage three-port non-isolated DC-DC converter, suitable for PV integration to the grid or isolated systems. The proposed topology uses a boost I. INTRODUÇÃOTendo em vista a grande demanda de energia elétrica em que o país se encontra atualmente, novas propostas de sistemas e topologias de conversores estáticos que utilizam fontes renováveis de energia vem tendo um grande destaque tecnológico e social. Desta forma, a eletrônica de potência vem propondo a cada dia novos conceitos e abordagens que visam melhorar a qualidade da energia fornecida e propor soluções para o problema da armazenagem e inserção dessa energia na rede elétrica e/ou microrredes.O trabalho proposto por [1] tem seu conceito bem pautado e aborda de forma clara e consistente a proposta de se controlar a potência gerada por fontes alternativas de energia conectadas a microrredes autônomas, que utilizam sistemas de armazenamento a base de banco de baterias, cujo escopo se encaixa perfeitamente na proposta deste trabalho.Em [2] é proposta uma metodologia de gerenciamento automático para um sistema fotovoltaico de geração distribuída baseada em um conjunto de premissas de operação, tais com...

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Generation of a family of non-isolated DC-DC PWM converters using new three-state switching cells

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A Single Stage Dc-Dc Converter Feasible to Battery Charging From Pv Panels With High Voltage Step Up Capability

A Single Stage Dc-Dc Converter Feasible to Battery Charging From Pv Panels With High Voltage Step Up Capability

Controlador Robusto MPC-LMI Aplicado Ao Conversor Boost Com Célula De Comutação De Três Estados

Conversor CC-CC Bidirecional De Três Portas, Estágio Único E Alto Ganho De Tensão Para Aplicações Em Sistemas Fotovoltaicos

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