Design and Implementation of an Improved Step-Up DC-DC Converter with High Voltage Gain for PV Power Application

Eskandarpour Azizkandi, Mahmoodreza and Sedaghati, Farzad and Shayeghi, Hossein (2018) Design and Implementation of an Improved Step-Up DC-DC Converter with High Voltage Gain for PV Power Application. Masters thesis, University of Mohaghegh Ardabili.

[img] Text
پایان نامه _محمودرضا اسکندرپور_.pdf

Download (625kB)
Official URL: http://uma.ac.ir/

Abstract

Research Aim: In this research, application of two configurations of an improved DC-DC converter for connecting to DC terminal of PV power system is investigated. The proposed converter is employed to increase voltage level of the DC terminal of PV power system to the voltage level required by the grid connected inverter. Design of one or more improved high step-up DC-DC converter topologies suitable for PV power system, implementation of their laboratory prototype and simulation of PV panels MPPT with using proposed converters are the main goals of this research. Research method: Considering that the world's electrical energy consumption is increasing, many efforts have been made to save energy. To achieve this goal, renewable energy sources must be used. Solar energy is one of the most important of them for being useful and free. To transfer power of PV source to the grid, DC-DC converters and inverters should be used. In this regard, study the role of DC-DC converters to provide the conditions for connecting output of PV power systems to the grid connected inverters are necessary. Findings:To confirm theoretical analysis of the proposed converters, various measurements were performed on the proposed structures in the simulation and laboratory environment. For this purpose, the simulation and experimental results related to implementation of a laboratory prototype at 200W output power and 50 kHz switching frequency are presented. The obtained experimental results confirm the simulation results and theoretical analysis of the presented topologies. Also, in order to use proposed converters in PV systems, simulation results of MPPT via the proposed converters for PV source are presented. Conclusion: In this study, two configurations of a high step-up, non-isolated, single switch DC-DC converter with high voltage gain based on two and threewinding coupled inductor are presented. In the proposed structures, high voltage gain is obtained by using two or three winding coupled inductor and a voltage multiplier cell. The proposed converters have several merits such as high voltage gain, low voltage stress on switching elements, simple structureand high efficiency, which makethem suitable for PV power applications. Various comparisons have been made in different parameters such asnumber of components used, voltage gain and voltage stress on the main switch,which lead to superiority ofthe proposed

Item Type: Thesis (Masters)
Persian Title: طراحی و پیاده‌سازی یک مبدل DC-DC افزاینده بهبودیافته با بهره ولتاژ بالا برای کاربرد منابع توان PV
Persian Abstract: هدف: در این پژوهش به‌کارگیریدو پیکربندی از یکمبدل DC-DC افزاینده بهبودیافته جهت اتصال به خروجیDC سیستم تولید توان PV بررسی و مطالعه می‌شود. نقش مبدل DC-DC افزاینده به‌کارگرفته شده، افزایش سطح ولتاژ DC ترمینال سیستم تولید توان PV موردنظر به سطح ولتاژ موردنیاز اینورتر متصل به شبکه است. طراحییکیا چند مبدل DC-DC افزاینده بهبودیافته جدید با بهره ولتاژ بالا، مناسب برای بهره‌برداری از سیستم تولید توان PV، بررسی و تحلیل مبدل‌های پیشنهادی و پیاده‌سازی نمونه آزمایشگاهی‌ آن‌ها، پیاده‌سازی وشبیه ‌سازیMPPT پانل‌های خورشیدی با استفاده از مبدل‌هایDC-DC پیشنهادی از مهم‌ترین اهداف این پژوهش هستند. روش‌شناسی پژوهش: باتوجه به اینکه مصرف انرژی الکتریکی در جهان رو به افزایش است، تلاش‌هایبسیاری درجهت ذخیره کردن انرژی صورت گرفته است. برای رسیدن به این هدف، بایستی از منابع انرژی تجدیدپذیر استفاده کرد که در میان این منابع، انرژی خورشیدیبه دلایل بسیاری مانند عدم ایجاد آلودگی، فراگیری و رایگان بودن آن از مهم‌ترین آن‌هاست. برای انتقال توان این منبع انرژی به شبکه سراسری باید از مبدل‌های DC-DC و اینورتر‌ها استفاده کرد و در این میان مطالعه نقش مبدل‌های الکترونیک‌قدرتDC-DC افزاینده برای فراهم ساختن شرایط اتصال خروجی سیستم‌های تولید توان PV به اینورترهای متصل به شبکه ضروری به نظر می‌رسد. یافته‌ها: برای بررسی صحت عملکرد و تأیید تجزیه و تحلیل نظری مبدل‌های پیشنهادیاندازه‌گیری‌های مختلفی بر رویپیکربندی‌هایموردنظر در محیط شبیه‌سازی و آزمایشگاهی انجام شدهاست. بدین منظور، نتایج شبیه‌سازی ونتایج مربوط به پیاده‌سازی نمونه آزمایشگاهی مبدل‌های پیشنهادی در توان‌ خروجی 200 وات و در فرکانس کلیدزنی 50 کیلو هرتز ارائهشده است که شکل‌موج‌های به دست آمده از نتایج عملی، نتایج شبیه‌سازی و تجزیه و تحلیل حالت داﺋمی مبد‌ل‌های موردنظر را تأیید می‌کنند. همچنین به منظور به‌کارگیری مبدل‌های پیشنهادی در سیستم‌های تولید توان PV، نتایج شبیه‌سازی پیاده‌سازی ردیابی نقطه حداکثر توان منبع PV برای مبدل‌های موردنظر اراﺋﻪ شده است. نتیجه‌گیری:در اینپژوهش دو پیکربندی از یک مبدل DC-DC افزاینده، غیرایزوله، تک کلیده با بهره ولتاژ بالا بر مبنای سلف تزویج دو و سه سیم‌پیچه اراﺋﻪ شده است. در ساختار‌های پیشنهادی، بهره ولتاژ بالا با استفاده از سلف تزویج دو یا سه سیم‌پیچه و سلول ضرب‌کننده ولتاژ به دست آمده است.مبدل‌های پیشنهادی دارای ویژگی‌های متعددی اعم از بهره ولتاژ بالا، تنش ولتاژ پایین عناصر کلیدزنی، سادگی ساختار و بازده بالا می‌باشند که باعث می‌شود برای کاربرد در سیستم‌های تولید توان PV مناسب باشند. همچنین در این پژوهش، ساختارهای پیشنهادی با چند نمونه از ساختارهای ارائه شده در سال‌های اخیر از جهت تعداد عناصر به‌کار رفته، بهره ولتاژ و تنش ولتاژ روی کلید اصلی مدار مقایسه شده‌اند.که نتایج این مقایسه‌ها نشان از برتری ساختار‌های پیشنهادی در بسیاری از پارامترها نسبت به ساختارهای مشابه دارد.
Supervisor:
SupervisorE-mail
Sedaghati, FarzadUNSPECIFIED
Advisor:
AdvisorE-mail
Shayeghi, HosseinUNSPECIFIED
Subjects: Faculty of Engineering > Department of Electrical & Computer Engineering
Divisions > Faculty of Engineering > Department of Electrical & Computer Engineering
Divisions: Subjects > Faculty of Engineering > Department of Electrical & Computer Engineering
Faculty of Engineering > Department of Electrical & Computer Engineering
Date Deposited: 25 Jun 2019 06:56
Last Modified: 25 Jun 2019 06:56
URI: http://repository.uma.ac.ir/id/eprint/7023

Actions (login required)

View Item View Item