การออกแบบวงจรบูสต์คอนเวอร์เตอร์ชนิดแก้ไขตัวประกอบกำลังและวงจร เลื่อนเฟสฟูลบริดจ์อินเวอร์เตอร์สำหรับเครื่องชาร์จแบตเตอรี่รถยนต์ไฟฟ้า
คำสำคัญ:
บูสต์คอนเวอร์เตอร์ชนิดแก้ไขตัวประกอบกำลัง, การเลื่อนเฟสฟูลบริดจ์อินเวอร์เตอร์, เครื่องชาร์จแบตเตอรี่รถยนต์พลังงานไฟฟ้าบทคัดย่อ
บทความนี้นำเสนอการออกแบบวงจรบูสต์คอนเวอร์เตอร์ชนิดแก้ไขตัวประกอบกำลังและวงจรเลื่อนเฟสฟูล บริดจ์อินเวอร์เตอร์สำหรับเครื่องชาร์จแบตเตอรี่รถยนต์ไฟฟ้า วงจรที่นำเสนอใช้กับแหล่งจ่ายกระแสไฟฟ้าแบบหนึ่งเฟสโดยมีโครงสร้างที่ประกอบด้วยสองวงจรหลักคือ วงจรบูสต์คอนเวอร์เตอร์ชนิดแก้ไขตัวประกอบกำลังและวงจรเลื่อนเฟสฟูลบริดจ์อินเวอร์เตอร์ ทั้งสองวงจรมีการศึกษาการออกแบบโดยการจำลองการทำงานด้วยโปรแกรมแมทแลปรวมทั้งทำการทดลองจริงที่กำลังไฟฟ้า 3.2 kW จากผลการจำลองและการทดลองแสดงให้เห็นว่า วงจรบูสต์คอนเวอร์เตอร์ สามารถควบคุมกระแสไฟฟ้าขาเข้าให้เป็นคลื่นซายน์และอินเฟสกับแรงดันไฟฟ้าขาเข้าได้โดยใช้สวิตชิ่งความถี่ 100 kHz ส่วนวงจรเลื่อนเฟสฟูลบริดจ์อินเวอร์เตอร์นั้นถูกควบคุมโดยการเลื่อนเฟสของสัญญาณเกตที่มีความถี่ 30 kHz และสามารถควบคุมแรงดันกระแสตรงขาออกได้ 0 – 380V โดยมีกระแส 9A
เอกสารอ้างอิง
1. Report A. AN-1973 Benefits and Challenges of High-Frequency Regulators. 2013;(April): 1–7.
2. Pomilio JA, Spiazzi G, Buso S. 09 - IAS00_Spiazzi.pdf. 2000;0(C): 3–8.
3. Abdel-rahman S. PFC Boost Converter Design Guide. 2014;
4. Abdel-rahman S. CCM PFC Boost Converter Design. Infineon white Pap. 2013;(January):1–18.
5. Nussbaumer T, Raggl K, Kolar JW. Design guidelines for interleaved single-phase boost PFC circuits. IEEE Trans Ind Electron. 2009;56(7): 2559–2573.
6. Chen Y, Member S, Chen Y, Member S. Line Current Distortion Compensation for DCM / CRM Boost PFC Converters. 2016;31(3): 2026–2038.
7. Fei Zhang, Jianping Xu. A Novel PCCM Boost PFC Converter With Fast Dynamic Response. IEEE Trans Ind Electron [Internet]. 2011; 58(9):4207–16. Available from: http://ieeexplore.ieee.org/document/5661848/
8. Factor SP, Mode CC. CCM-PFC Standalone Power Factor. 2010;(May): 1–24.
9. Shen M, Qian Z. A novel high-efficiency single-stage PFC converter with reduced voltage stress. IEEE Trans Ind Appl. 2002;38(2): 507–513.
10. De Gussemé K, Van de Sype DM, Van den Bossche APM, Melkebeek JA. Input-current distortion of CCM boost PFC converters operated in DCM. IEEE Trans Ind Electron. 2007;54(2): 858–865.
11. Cheng W, Song J, Li H, Guo Y. Time-varying compensation for peak current-controlled PFC boost converter. IEEE Trans Power Electron. 2015;30(6): 3431–3437.
12. Design and Simulation of Boost Converter for Power Factor Correction and THD Reduction. 2014;3(42): 8462–8466.
13. Hassan TK. A repetitive-PI Current Controller for Boost Single Phase PFC Converters. Energy Power Eng. 2011;3(2): 69–78.
14. Li S, Lee ATL, Tan S-C, Hui SY. Plug-and-Play Voltage Ripple Mitigator for DC Links in Hybrid AC-DC Power Grids With Local Bus-Voltage Control. IEEE Trans Ind Electron [Internet]. 2017;46(c):1–1. Available from: http://ieeexplore.ieee.org/document/7934064/
15. Wang Y, Darwish A, Holliday D, Williams BW. Plug-In Repetitive Control Strategy for High-Order Wide-Output Range Impedance-Source Converters. IEEE Trans Power Electron. 2017;32(8): 6510–6522.
16. Mohanty PR, Panda AK. A nonlinear control scheme based on dynamic evolution path theory for improved dynamic performance of boost PFC converter working on nonlinear features. ISA Trans [Internet]. 2016; 65: 254–261. Available from: http://linkinghub.elsevier.com/retrieve/pii/S0019057816301380
17. Mohanty PR, Panda AK. Fixed-Frequency Sliding-Mode Control Scheme Based on Current Control Manifold for Improved Dynamic Performance of Boost PFC Converter. 2017;5(1): 576–586.
18. Rao VM, Jain AK, Reddy KK, Behal A. Experimental comparison of digital implementations of single-phase PFC controllers. IEEE Trans Ind Electron. 2008;55(1): 67–78.
19. Feng YT, Tsai GL, Tzou YY. Digital control of a single-stage single-switch flyback PFC ac/dc converter with fast dynamic response. PESC Rec - IEEE Annu Power Electron Spec Conf. 2001;2: 1251–1256.
20. Singh B, Singh S, Chandra A, Al-Haddad K. Comprehensive study of single-phase AC-DC power factor corrected converters with high-frequency isolation. IEEE Trans Ind Informatics. 2011;7(4): 540–556.
21. Texas Instruments Inc. Phase-Shifted Full Bridge DC/DC Power Converter Design Guide. 2014;(May 2014):56. Available from: http://www.ti.com/lit/ug/tidu248/tidu248.pdf
22. Kinnares V, Hothongkham P. Circuit analysis and modeling of a phase-shifted pulsewidth modulation full-bridge-inverter-fed ozone generator with constant applied electrode voltage. IEEE Trans Power Electron. 2010;25(7): 1739–1752.
23. Ye Z, Jain PK, Sen PC. A full-bridge resonant inverter with modified phase-shift modulation for high-frequency AC power distribution systems. IEEE Trans Ind Electron. 2007;54(5): 2831–2845.
24. Mishima T, Sakamoto S, Ide C. ZVS Phase-Shift PWM-Controlled Single-Stage Boost Full-Bridge AC-AC Converter for High-Frequency Induction Heating Applications. IEEE Trans Ind Electron. 2017;64(3): 2054–2061.
25. Axelrod B, Berkovich Y, Ioinovici A. Switching Control Technique of Phase-Shift- Controlled Full-Bridge Converter to Improve Efficiency Under Light-Load and Standby. Proc 2003 Int Symp Circuits Syst 2003 ISCAS ’03. 2003;3(4): 1001–1012.
26. Lai YS, Chen BY. New random PWM technique for a full-bridge DC/DC converter with harmonics intensity reduction and considering efficiency. IEEE Trans Power Electron. 2013;28(11): 5013–5023.
2. Pomilio JA, Spiazzi G, Buso S. 09 - IAS00_Spiazzi.pdf. 2000;0(C): 3–8.
3. Abdel-rahman S. PFC Boost Converter Design Guide. 2014;
4. Abdel-rahman S. CCM PFC Boost Converter Design. Infineon white Pap. 2013;(January):1–18.
5. Nussbaumer T, Raggl K, Kolar JW. Design guidelines for interleaved single-phase boost PFC circuits. IEEE Trans Ind Electron. 2009;56(7): 2559–2573.
6. Chen Y, Member S, Chen Y, Member S. Line Current Distortion Compensation for DCM / CRM Boost PFC Converters. 2016;31(3): 2026–2038.
7. Fei Zhang, Jianping Xu. A Novel PCCM Boost PFC Converter With Fast Dynamic Response. IEEE Trans Ind Electron [Internet]. 2011; 58(9):4207–16. Available from: http://ieeexplore.ieee.org/document/5661848/
8. Factor SP, Mode CC. CCM-PFC Standalone Power Factor. 2010;(May): 1–24.
9. Shen M, Qian Z. A novel high-efficiency single-stage PFC converter with reduced voltage stress. IEEE Trans Ind Appl. 2002;38(2): 507–513.
10. De Gussemé K, Van de Sype DM, Van den Bossche APM, Melkebeek JA. Input-current distortion of CCM boost PFC converters operated in DCM. IEEE Trans Ind Electron. 2007;54(2): 858–865.
11. Cheng W, Song J, Li H, Guo Y. Time-varying compensation for peak current-controlled PFC boost converter. IEEE Trans Power Electron. 2015;30(6): 3431–3437.
12. Design and Simulation of Boost Converter for Power Factor Correction and THD Reduction. 2014;3(42): 8462–8466.
13. Hassan TK. A repetitive-PI Current Controller for Boost Single Phase PFC Converters. Energy Power Eng. 2011;3(2): 69–78.
14. Li S, Lee ATL, Tan S-C, Hui SY. Plug-and-Play Voltage Ripple Mitigator for DC Links in Hybrid AC-DC Power Grids With Local Bus-Voltage Control. IEEE Trans Ind Electron [Internet]. 2017;46(c):1–1. Available from: http://ieeexplore.ieee.org/document/7934064/
15. Wang Y, Darwish A, Holliday D, Williams BW. Plug-In Repetitive Control Strategy for High-Order Wide-Output Range Impedance-Source Converters. IEEE Trans Power Electron. 2017;32(8): 6510–6522.
16. Mohanty PR, Panda AK. A nonlinear control scheme based on dynamic evolution path theory for improved dynamic performance of boost PFC converter working on nonlinear features. ISA Trans [Internet]. 2016; 65: 254–261. Available from: http://linkinghub.elsevier.com/retrieve/pii/S0019057816301380
17. Mohanty PR, Panda AK. Fixed-Frequency Sliding-Mode Control Scheme Based on Current Control Manifold for Improved Dynamic Performance of Boost PFC Converter. 2017;5(1): 576–586.
18. Rao VM, Jain AK, Reddy KK, Behal A. Experimental comparison of digital implementations of single-phase PFC controllers. IEEE Trans Ind Electron. 2008;55(1): 67–78.
19. Feng YT, Tsai GL, Tzou YY. Digital control of a single-stage single-switch flyback PFC ac/dc converter with fast dynamic response. PESC Rec - IEEE Annu Power Electron Spec Conf. 2001;2: 1251–1256.
20. Singh B, Singh S, Chandra A, Al-Haddad K. Comprehensive study of single-phase AC-DC power factor corrected converters with high-frequency isolation. IEEE Trans Ind Informatics. 2011;7(4): 540–556.
21. Texas Instruments Inc. Phase-Shifted Full Bridge DC/DC Power Converter Design Guide. 2014;(May 2014):56. Available from: http://www.ti.com/lit/ug/tidu248/tidu248.pdf
22. Kinnares V, Hothongkham P. Circuit analysis and modeling of a phase-shifted pulsewidth modulation full-bridge-inverter-fed ozone generator with constant applied electrode voltage. IEEE Trans Power Electron. 2010;25(7): 1739–1752.
23. Ye Z, Jain PK, Sen PC. A full-bridge resonant inverter with modified phase-shift modulation for high-frequency AC power distribution systems. IEEE Trans Ind Electron. 2007;54(5): 2831–2845.
24. Mishima T, Sakamoto S, Ide C. ZVS Phase-Shift PWM-Controlled Single-Stage Boost Full-Bridge AC-AC Converter for High-Frequency Induction Heating Applications. IEEE Trans Ind Electron. 2017;64(3): 2054–2061.
25. Axelrod B, Berkovich Y, Ioinovici A. Switching Control Technique of Phase-Shift- Controlled Full-Bridge Converter to Improve Efficiency Under Light-Load and Standby. Proc 2003 Int Symp Circuits Syst 2003 ISCAS ’03. 2003;3(4): 1001–1012.
26. Lai YS, Chen BY. New random PWM technique for a full-bridge DC/DC converter with harmonics intensity reduction and considering efficiency. IEEE Trans Power Electron. 2013;28(11): 5013–5023.
