DEVELOPMENT OF HIGH STEP-UP BOOST CONVERTERS FOR ENERGYHARVESTING SYSTEMS

Abstract

This research presents a DC-to-DC boost converter circuit with high voltage gain and low loss by using soft-switching technique to solve the limitation of the voltage gain rate that is not high enough to be used in conjunction with a micro-inverter that supplies AC power to the energy harvesting power system. The proposed high voltage gain DC-to-DC boost converter circuit deposits a voltage at the capacitor which can be amplified by a certain number of N times depending on the connection of diodes and capacitors. This also reduces the loss incurred in the circuit by installing a passive lossless snubber circuit to reduce the loss caused by the switch by using a soft-switch technique. This is a result of the resonance of the snubber inductor and the snubber capacitor with the diode acting to stop the resonance condition. Circuit simulation using PSIM program simulated the use of a 340W solar panel with a circuit presented at a switch frequency of 50kHz, a 1mH inductor and a 1uF capacitor as well as an 16uH inductor snubber and 5nF capacitor snubber. The results of the simulation show that the proposed voltage boosted DC-to-DC converter circuit can actually increase the gain and can reduce the switching losses in order to enhance the efficiency of the circuit

งานวิจัยนี้นำเสนอวงจรดีซีทูดีซีคอนเวอร์เตอร์แบบเพิ่มแรงดันที่มีอัตราการขยายแรงดันค่าสูงและมีค่าสูญเสียต่ำโดยใช้เทคนิคการเกิดสวิทช์แบบนุ่มนวลเพื่อแก้ปัญหาข้อจำกัดอัตราการขยายแรงดันที่มีค่าไม่สูงพอที่จะนำไปใช้งานร่วมกับไมโครอินเวอร์เตอร์ที่ทำหน้าที่จ่ายกระแสไฟฟ้ากระแสสลับเข้าสู่ระบบไฟฟ้าในการเก็บเกี่ยวพลังงาน โดยที่วงจรดีซีทูดีซีคอนเวอร์เตอร์แบบเพิ่มแรงดันที่มีอัตราการขยายแรงดันค่าสูงที่นำเสนอนั้นใช้วิธีฝากแรงดันไฟฟ้าที่คาปาซิเตอร์ซึ่งสามารถขยายแรงดันได้เป็นจำนวน เท่า ขึ้นอยู่กับการต่อชุดไดโอดและคาปาซิเตอร์และได้ทำการลดค่าสูญเสียที่เกิดขึ้นในวงจรโดยติดตั้งวงจรสนับเบอร์แบบพาสซีฟเพื่อลดการสูญเสียที่เกิดจากการสวิทช์โดยใช้เทคนิคการเกิดสวิทช์แบบนุ่มนวลซึ่งเป็นผลมาจากการเกิดสภาวะเรโซแนนซ์ของอินดักเตอร์สนับเบอร์และคาปาซิเตอร์สนับเบอร์โดยมีไดโอดทำหน้าที่หยุดสภาวะเรโซแนนซ์ การจำลองการทำงานของวงจรใช้โปรแกรม PSIM โดยจำลองการใช้แผงเซลล์แสงอาทิตย์ขนาด 340W กับวงจรที่นำเสนอที่ความถี่สวิทช์ 50kHz ค่าอินดักเตอร์ 1mH และค่าคาปาซิเตอร์ 1uF รวมไปถึงอินดักเตอร์สนับเบอร์ 16uH และคาปาซิเตอร์สนับเบอร์ 5nF ผลที่ได้จากการจำลองการทำงานแสดงให้เห็นว่าวงจรดีซีทูดีซีคอนเวอร์เตอร์แบบเพิ่มแรงดันที่นำเสนอสามารถเพิ่มอัตราการขยายได้จริงและสามารถลดการสูญเสียที่เกิดจากการสวิทช์เพื่อเพิ่มประสิทธิภาพของวงจรได้จริง