دانلود رایگان ترجمه مقاله مبدل DC-DC کلیدزنی نرم دوطرفه توده شده غیرایزوله (نشریه اسپرینگر ۲۰۱۷) (ترجمه ارزان – نقره ای ⭐️⭐️)

springer4

 

 

این مقاله انگلیسی ISI در نشریه اسپرینگر در ۱۱ صفحه در سال ۲۰۱۷ منتشر شده و ترجمه آن ۲۴ صفحه میباشد. کیفیت ترجمه این مقاله ارزان – نقره ای ⭐️⭐️ بوده و به صورت کامل ترجمه شده است.

 

دانلود رایگان مقاله انگلیسی + خرید ترجمه فارسی
عنوان فارسی مقاله:

مبدل DC-DC کلیدزنی نرم دوطرفه توده شده غیرایزوله دارای PWM همراه با طرح کنترل تغییر فاز

عنوان انگلیسی مقاله:

Non-isolated stacked bidirectional soft-switching DC-DC converter with PWM plus phase-shift control scheme

 
 
 
 
 

 

مشخصات مقاله انگلیسی (PDF)
سال انتشار ۲۰۱۷
تعداد صفحات مقاله انگلیسی ۱۱ صفحه با فرمت pdf
رشته های مرتبط با این مقاله مهندسی برق
گرایش های مرتبط با این مقاله سیستم های قدرت و مهندسی الکترونیک
چاپ شده در مجله (ژورنال) مجله سیستم های قدرت مدرن و انرژی پاک – Journal of Modern Power Systems and Clean Energy
کلمات کلیدی بدل DC-DC دوطرفه، PWM به اضافه کنترل تغییر فاز یا PPS، کلیدزنی ولتاژ صفر ZVS، نسبت تبدیل ولتاژ بزرگ، تنظیم جریان برق قابل انعطاف
ارائه شده از دانشگاه دانشکده مهندسی برق، دانشگاه ژجیانگ، چین
رفرنس دارد 
کد محصول F1340
نشریه اشپرینگر – Springer

 

مشخصات و وضعیت ترجمه فارسی این مقاله (Word)
وضعیت ترجمه انجام شده و آماده دانلود
تعداد صفحات ترجمه تایپ شده با فرمت ورد با قابلیت ویرایش  ۲۴ صفحه با فونت ۱۴ B Nazanin
ترجمه عناوین تصاویر و جداول ترجمه شده است ✓ 
ترجمه متون داخل تصاویر ترجمه نشده است   
ترجمه متون داخل جداول ترجمه شده است  
درج تصاویر در فایل ترجمه درج شده است  
درج جداول در فایل ترجمه درج شده است  
درج فرمولها و محاسبات در فایل ترجمه  به صورت عکس درج شده است  
منابع داخل متن  درج نشده است 
کیفیت ترجمه کیفیت ترجمه این مقاله متوسط میباشد 

 

فهرست مطالب

چکیده
مقدمه
مبدل دوطرفه با کنترل PPS و تحلیل عملیات حال ثابت
تحلیل عملکرد مبدل
نسبت تبدیل ولتاژ
مشخصات انتقال نیرو
شرط کلیدزنی نرم ZVS
تحلیل انتخاب زاویه تغییر فاز
تاییدات تجربی و ازمایشی
نتیجه گیری

 

 

بخشی از ترجمه
 چکیده
در این مقاله، یک مبدل DC-DC دوطرفه توده شده غیرایزوله با کلیدزنی ولتاژ صفر ZVS برای سیستم های تبدیل step-up/step-down بالا ارائه می شود. می توان چرخه کار روشن/یا خاموش فوق العاده محدود موجود در مبدلهای buck-boost دوطرفه معمولی را به دلیل پیکربندی مودول توده شده برای کاربردهای دارای نسبت تبدیل ولتاژ بزرگ بسط داد. بعلاوه، استرس ولتاژ کلیدزنی به دلیل اتصالات سری سازی مودول های نیم پل نصف خواهد شد. راهکار PWM به اضافه کنترل تغییر فاز بکار گرفته شده که طی آن چرخه کار اتخاذ می شود تا ولتاژهای بین طرف ورودی و خروجی تنظیم شود و زاویه تغییر فاز استفاده می شود تا به تنظیم جریان برق دست یابیم. این طرح کنترل مزدوج نه تنها می تواند عملیات انتقال دوطرفه بی درز را تحقق بخشد، بلکه به تعادل سازشی ولتاژ برای کلیدهای برق هم  دست می یابد. بعلاوه، عملیات کلیدزنی نرم ZVS برای همه کلیدهای فعال تحقق بخشیده شده تا اتلاف های کلیدزنی به حداقل خودش برسد. سرانجام اینکه، یک پیش نمونه از ۱ kW که در فرکانس ۱۰۰ kHz ساخته شده و تست شده تا اثربخشی مبدل های مطرح شده و راهکار کنترلی به اثبات برسد.
 
۱- مقدمه
سیستم های ذخیره انرژی ESS با مبدلهای DC-DC دوطرفه در میکروشبکه ها، وسایل نقلیه برقی EV، حمل و نقل و غیره که مبتنی بر انرژی تجدید شدنی می باشد ضروری می باشند. مبدلهای DC-DC دوطرفه نقشی را در تبدیل و انتقال انرژی الکتریکی عناصر ذخیره ایفا می کند که هم عملیات شارژ و هم دشارژ را اجرا می کند. در نتیجه، مبدلهای DC-DC دوطرفه سطح مشترک های کلیدی برای مدیریت انرژی کارامد می باشد. عموما، ولتاژ عناصر ذخیره به دلیل مسائل امنیتی نسبتا پایین است. در ضمن، ولتاژ باس میکروشبکه ، EVهای برقی و EV های دوگانه دوشاخه خور PHEV مبتنی بر DC به منظور بهبود سطح برق سیستم نسبتا بالا می باشد. متعاقبا، مبدل دوطرفه step up و Step down برای مرتبط سازی عناصر ذخیره ولتاژ پایین و باس ولتاژ بالا لازم می باشد. اینکه چگونه مبدلهای DC-DC با کارایی بالا و با نسبت بالای تبدیل را راه اندازی کنیم، مسئله ای همچنان چالش برانگیز برای جامعه الکترونیک و برق محسوب می شود.
مبدلهای DC-DC دوطرفه ایزوله با ترانسفورمر فرکانس بالا مانند مبدلهای مبتنی بر Flyback، مبتنی بر Forward-Flyback ، مبتنی بر تنظیم کننده انرژی Flyback ترکیبی افزایشی BIFRED، مبتنی بر نیم پل دوتایی، مبتنی بر پل فعال دوتایی DAB و همتایان آنها ممکن است به سهولت به تبدیل step-up/step-down بالایی دست یابند چرا که نسبت برگشت های ترانسفورمر ازادی کنترل دیگری را برای تنظیم ولتاژ فراهم می اورد. ولیکن، اتلاف هدایت الکتریکی و اتلاف ترانسفورمر اندکی بالاست چرا که کل انرژی تحویل داده شده از طریق کلیدهای برق و مارپیچ های دوطرف اولیه و ثانویه جریان خواهد یافت.
اگر دیودهای منفعل در مبدلهای Buckیا Boost با کلیدهای فعال جایگزین شوند، مبدلهای Buck-Boost دوطرفه معمولی را شکل می دهند. آنها از اتلاف کلیدزنی بالایی به دلیل عملیات کلیدزنی سخت رنج می برند. برای حل این مشکل، برخی مولفه های فعال یا منفعل وارد می شود تا به کلیدزنی ولتاژ صفر ZVS یا همان عملکرد کلیدزنی جریان صفر ZCS دست یابیم. ولیکن، کلیدهای فعال اضافی می تواند پیچیدگی کنترل یا استرس جریانی را روی کلیدهای برق بیاورد. از همه مهمتر اینکه، چرخه کار بیش از حد و استرس ولتاژ بالا برای کلیدهای برق در نسبت تبدیل بالا و کاربردهای ولتاژ بالا اجتناب ناپذیر است، که کارایی مبدل و پاسخ دینامیک را محدود می سازد.
برای اجتناب از عملیات چرخه کار بیش از حد، مبدلهای چندسطحی نمونه های جذابی می باشند. مبدل های دوطرفه سه سطحی با واردسازی مخزن سه سطحی به مبدلهای دوطرفه معمولی مطرح شده اند. استرس ولتاژ کلید تنها نیمی از ولتاژ کناری بالا می باشد. و القاگر برای بهبود پاسخ دینامیک به دلیل مرحله ولتاژ کاهش یافته کاهش می یابد.
یک مبدل DC-DC دوطرفه توده شده غیرایزوله پیشرفته در رفرانس ۳۰ این مقاله مطرح شده است که یک نسبت تبدیل step-up/step-down بالایی دارد. این مبدل تحت کنترل روش بهینه سازی شده PWM می باشد که به حالت forward و معکوس طبق جریان برق تقسیم بندی می شود. تغییر حالت بی عیب با ورود یک الگوی کلیدزنی حدواسط تحقق می یابد. ولیکن طرح کنترل PWM به اضافه کنترل تغییر فاز PPS که همه جا در مبدلهای ایزوله اتخاذ شده است، می تواند در این مبدل توده شده غیرایزوله بکار گرفته شود تا عملکرد مدار بهبود یابد. چرخه کار و زاویه تغییر فاز راهکار کنترل PPS می تواند نه تنها ولتاژ منابع کناری ولتاژ بالا و پایین را متعادل سازد، بلکه می تواند جریان برق را به طور مستقل و نرم تنظیم سازد که باعث حذف الزامات تغییر الگوی کلیدزنی می شود. بعلاوه، به دلیل ساختار توده شده و روش کنترل PPS، استرس ولتاژ کلیدهای برق به نصف ولتاژ طرف بالا کاهش می یابد و از عملیات چرخه کار افراطی در سیستم های مبدل step-up/step-down بالا اجتناب می شود. بعلاوه عملیات کلیدزنی نرم ZVS برای همه کلیدهای برق بدون هر گونه مولفه های فعال یا منفعل اضافی حاصل می اید.
طرح کلی این مقاله به ترتیب ذیل است. معرفی مختصر مبدل توده شده غیرایزوله با کنترل PPS و تحلیل عملیات حالت ثابت در بخش ۲ توضیح داده می شود. مشخصات عملکرد مبدل در بخش ۳ مشخص شده است. بعلاوه، تحلیل انتخاب زاویه تغییر در بخش ۴ دلالت شده است. عملکرد مبدل معرفی شده با یک پیش نمونه ۱ kW در بخش ۵ تایید شده است. نقش اصلی این مقاله در اخرین بخش خلاصه سازی شده است.

 

بخشی از مقاله انگلیسی

Abstract

In this paper, a non-isolated stacked bidirectional DC-DC converter with zero-voltage-switching (ZVS) is introduced for the high step-up/step-down conversion systems. The extremely narrow turn-on and/or turn-off duty cycle existing in the conventional bidirectional buck-boost converters can be extended due to the stacked module configuration for large voltage conversion ratio applications. Furthermore, the switch voltage stress is halved because of the series connection of half bridge modules. The PWM plus phase-shift control strategy is employed, where the duty cycle is adopted to regulate the voltages between the input and output sides and the phaseshift angle is applied to achieve the power flow regulation. This decoupled control scheme can not only realize seamless bidirectional transition operation, but also achieve adaptive voltage balance for the power switches. In addition, ZVS soft-switching operation for all active switches is realized to minimize the switching losses. Finally, a prototype of 1 kW operating at 100 kHz is built and tested to demonstrate the effectiveness of the proposed converter and the control strategy.

۱ Introduction

Energy storage systems (ESS) with bidirectional DC-DC converters are essential in renewable energy based microgrids, electric vehicles (EVs), transportations, et al [1–۵]. Bidirectional DC-DC converters play the role of converting and transferring the electrical energy of the storage elements, which conduct both charge and discharge operation. As a result, the bidirectional DC-DC converters are the key interfaces for efficient energy management. Generally, the voltage of the storage elements is relatively low due to safety issues. Meanwhile, the bus voltage of the DC-based micro-grid, electric EVs and plug-in hybrid EVs (PHEVs) is relatively high in order to improve the system power level. Consequently, a step-up and step-down bidirectional converter is required to link the low voltage storage elements and high voltage bus. How to derive high efficiency DC-DC converters with large conversion ratio is still challengeable in the power electronics community.

Isolated bidirectional DC-DC converters with high-frequency transformer, such as the Flyback-based [6, 7], Forward-Flyback based [8], boost integrated Flyback rectifier/energy (BIFRED) based [9], dual half-bridge based [10, 11], dual active bridge (DAB) based converters [12–۱۵] and their counterparts [16–۲۲], can easily achieve high step-up/step-down conversion because the turns ratio of the transformer provides another control freedom for the voltage regulation. However, the conduction losses and transformer losses are a little high because the whole delivered energy will flow through the power switches and windings of primary and secondary sides.

If the passive diodes in buck or boost converters are replaced by active switches, the conventional bidirectional Buck-Boost converters are formed. They suffer from large switching losses due to the hard switching operation. In order to solve this problem, some active and/or passive components are inserted to achieve zero-voltage-switching (ZVS) or zero-current-switching (ZCS) performance [12, 23–۲۶]. However, the additional active switches may increase the control complexity and the passive components may bring extra voltage or current stress on the power switches. More importantly, extreme duty cycle and high voltage stress for the power switches are inevitable in large conversion ratio and high voltage applications, which would limit the converter efficiency and dynamic response.

In order to avoid the extreme duty cycle operation, multi-level converters are attractive candidates [27, 28]. Three level bi-directional converters are proposed by introducing the three-level tank into the conventional bidirectional converters. The switch voltage stress is only half of the high-side voltage [29]. And the inductor is reduced to improve the dynamic response due to the reduced voltage step.

An advanced non-isolated stack bidirectional DC-DC converter is proposed in [30], which has a high step-up/ step-down conversion ratios. This converter is controlled by an optimized PWM method, which is divided into forward and reverse modes according to the power flow. Seamless mode change is realized by introducing an intermediate switching pattern. However, the PWM plus phase-shift control (PPS) control scheme, which is widely adopted in the isolated converters [31–۳۳], can be employed in this non-isolated stack converter to improve the circuit performance. The duty cycle and phase shift angle of the PPS control strategy can not only balance the voltage of the high and low voltage side sources, but also regulate the power flow independently and smoothly, which eliminates the requirement of switching pattern change. Furthermore, due to the stack structure and PPS control method, the voltage stress of power switches is reduced to half of the high-side voltage and the extreme duty cycle operation is avoided in high step-up/step-down conversion systems. Moreover, ZVS soft switching operation is achieved for all the power switches without any additional active or passive components.

The outline of this paper is highlighted as follows. The brief introduction of the non-isolated stack converter with PPS control and the steady-state operation analysis are illustrated in Section 2. The performance characteristics of the converter are specified in Section 3. Besides, the phaseshift angle selection analysis is implied in Section 4. The performance of the introduced converter is verified by a 1 kW prototype in Section 5. The main contributions of this paper are summarized in the last section.

 

 

 

دانلود رایگان مقاله انگلیسی + خرید ترجمه فارسی
عنوان فارسی مقاله:

مبدل DC-DC کلیدزنی نرم دوطرفه توده شده غیرایزوله دارای PWM همراه با طرح کنترل تغییر فاز

عنوان انگلیسی مقاله:

Non-isolated stacked bidirectional soft-switching DC-DC converter with PWM plus phase-shift control scheme

 
 
 
 
 

 

 

ارسال دیدگاه

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *