Review of Architectures Based on Partial Power Processing for DC-DC Applications

Abstract

This paper presents a review of advanced architectures based on the partial power processing concept, whose main objective is to achieve a reduction of the power processed by the converter. If the power processed by the converter is decreased, the power losses generated by the power converter are reduced, obtaining lower sized converters and higher system efficiencies. Through the review 3 different partial power processing strategies are distinguished: Differential Power Converters, Partial Power Converters and Mixed strategies. Each strategy is subdivided into smaller groups that entail different architectures with their own advantages and disadvantages. Also, due to the lack of agreement that exists in the sources around the naming of the different architectures, this paper seeks to stablish a nomenclature that avoids confusion when indexing this type of architectures. Regarding Partial Power Converters an extensive application oriented description is also developed. Finally, the main conclusions obtained through the review are presented.

Partial Power Processing Based Converter for Electric Vehicle Fast Charging Stations

“…Furthermore, maintaining the same efficiency for the power converter, the global efficiency of the system increases. The literature around PPP presents different strategies that achieve a reduction of the total power processed by the converter [23]. On one side, differential power converters (DPC) can be found, whose main objective is to correct current unbalances between series connected elements.…”

Partial Power Conversion and High Voltage Ride-Through Scheme for a PV-Battery Based Multiport Multi-Bus Power Router

“…High efficiency is achieved by means of partial power processing as well as by coordinating the operation of the interleaved channels of the converter. Reference [13] presented a review of advanced architectures based on the partial power processing concept, and three different partial power processing strategies including differential partial power converters and mixed strategies are distinguished in this paper. Reference [14] analyzed different PPC topologies and connection configurations to increase the efficiency of the DC/DC stage in two-stage PV energy systems, and further elaborated three solutions for pratical PV systems based on a new proposed PPC topology.…”

Processamento Parcial de Potência em Aplicações Fotovoltaicas Empregando Conversores H-Bridge/Push–Pull

“…Nos últimos anos, diversos trabalhos têm sido desenvolvidos com o intuito de melhorar o desempenho do estágio CC-CC empregado em sistemas FV descentralizados conectados à rede elétrica, cujos conversores CC-CC normalmente são dispostos em cascata com os módulos FV e o barramento CC. Neste caso, toda a potência ativa transferida da entrada para a saída é processada pelos conversores CC-CC [2]- [4]. São trabalhos que abordam o dimensionamento das arquiteturas FV [5], [6], a escolha e projeto dos conversores [3], [7], [8], o rastreamento do ponto de máxima potência (MPPT, do inglês maximum power point tracking) [9]- [11], etc.…”

“…No contexto atual da eletrônica de potência, uma abordagem que ganhou destaque na literatura para aplicação principalmente em sistemas FV diz respeito ao processamento parcial de potência (PPP, do inglês partial power processing), cuja concepção permite que somente uma fração da potência ativa total seja processada pelos conversores do estágio CC-CC [2]. Em outras palavras, o PPP consiste em permitir que somente uma pequena parte da potência ativa total do sistema FV (P FV ) seja processada, enquanto a maior parte da potência ativa transferida do sistema FV para a saída não é processada [5], [12].…”

“…As vantagens apresentadas pelos S-CPCs têm induzido a maioria dos trabalhos à interpretação errônea de que basta reduzir a potência ativa processada para que a eficiência global seja superior àquela obtida com uma topologia convencional conectada em cascata com a fonte e a carga [2], [4], [17]. Porém, as perdas nos componentes dos conversores não são devidas apenas à potência ativa (P), mas também à potência não-ativa (N), a qual provém da energia que não resulta em potência útil [18], [19].…”