High voltage step-up ratio, z-source based coupled inductor dc-dc converter topolgies

Yüksek gerilim kazançlı DA-DA dönüştürücüler kesintisiz güç kaynakları, güneş enerjisi sistemleri ve yakıt pilinden beslenen sistemler gibi birçok uygulamada yaygın olarak kullanılmaktadır. Teoride, geleneksel yükselten tür DA-DA dönüştürücüler yüksek anahtar doluluk oranlarında yüksek kazançlar elde edebilmektedir. Uygulamada ise, bu dönüştürücülerin yüksek anahtar doluluk oranlarında gerilim kazancı endüktans, kondansatör, anahtar ve doğrultucu diyot üzerinde meydana gelen kayıplar yüzünden sınırlanmaktadır. Bu tez kapsamında kuplajlı endüktörler kullanan z-girişli DA-DA topolojileri önerilmektedir. Önerilen topolojiler düşük anahtar doluluk oranlarında ve düşük gerilimlerde anahtarlama yaparken kuplajlı endüktanslar sayesinde yüksek gerilim kazançları elde edebilmektedir. Kaçak endüktanslar anahtar ve diyotlar üzerinde herhangi bir strese yol açmazken DA-DA dönüştürücüsünün giriş ile çıkışı arasında yalıtım sağlanmaktadır. Benzetim ve deneysel çalışmalarında 25V giriş geriliminden 300 W çıkış gücünde 400 V çıkış gerilimi %90'ın üzerinde verimle elde edilmiştir.DCDC converters with high step-up voltage gain are widely used in many applications such as uninterrupted power supplies, photovoltaic systems and fuel cell systems. Theoretically, conventional boost converters can obtain high step-up voltage gain at high duty cycles. In practice, the voltage gain of boost converters is limited due to losses on inductor, capacitor, power switch and rectifier diode at high duty cycles. In this dissertation, z-source based, coupled inductor, high step-up ratio dc-dc converter topologies are proposed. The proposed topologies achieve these high voltage gains while switching at low voltages with low duty cycles. While the leakage inductances do not cause any extra voltage stress on the switch and diodes, galvanic isolation is obtained between the input and output. Simulation and experimental results are given for a prototype converter that converts 25 V dc to 400 V dc at 300 W with over 90% efficiency