High Efficiency High-Step-up Single-ended DC–DC Converter with Small Output Voltage Ripple

Do-Hyun Kim; Hyun-Woo Kim; Joung-Hu Park; Hee-Jong Jeon

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저자정보: Do-Hyun Kim (Soongsil University) Hyun-Woo Kim (Soongsil University) Joung-Hu Park (Soongsil University) Hee-Jong Jeon (Soongsil University)

저널정보: 전력전자학회 JOURNAL OF POWER ELECTRONICS JOURNAL OF POWER ELECTRONICS Vol.15 No.6

발행연도: 2015.11

수록면: 1,468 - 1,479 (12page)

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Renewable energy resources such as wind and photovoltaic power generation systems demand a high step-up DC–DC converters to convert the low voltage to commercial grid voltage. However, the high step-up converter using a transformer has limitations of high voltage stresses of switches and diodes when the transformer winding ratio increases. Accordingly, conventional studies have been applied to series-connect multioutput converters such as forward–flyback and switched-capacitor flyback to reduce the transformer winding ratio. This paper proposes new single-ended converter topologies of an isolation type and a non-isolation type to improve power efficiency, cost-effectiveness, and output ripple. The first proposal is an isolation-type charge-pump switched-capacitor flyback converter that includes an extreme-ratio isolation switched-capacitor cell with a chargepump circuit. It reduces the transformer winding number and the output ripple, and further improves power efficiency without any cost increase. The next proposal is a non-isolation charge-pump switched-capacitor-flyback tapped-inductor boost converter, which adds a charge-pump-connected flyback circuit to the conventional switched-capacitor boost converter to improve the power efficiency and to reduce the efficiency degradation from the input variation. In this paper, the operation principle of the proposed scheme is presented with the experimental results of the 100 W DC–DC converter for verification.

#High step-up #Isolated switched-capacitor cell #Output ripple #Single ended #Tapped inductor

Abstract
I. INTRODUCTION
II. ISOLATED DC-DC CONVERTER USING CHARGEPUMP SWITCHED-CAPACITOR CELL
III. POWER LOSS ANALYSIS AND DESIGN GUIDELINE OF THE CSFB CONVERTER
IV. NON-ISOLATED CONVERTER USING THE PROPOSED CHARGE-PUMP SWITCHED-CAPACITOR CELL
V. POWER LOSS ANALYSIS AND DESIGN GUIDELINE OF THE CSFTI CONVERTER
VI. EXPERIMENTAL VALIDATION
VII. CONCLUSION
REFERENCES

참고문헌 (29)

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[학술지(정기간행물)] - D. Meneses / 2013 / Review and comparison of step-up transformerless topologies for photovoltaic AC-module application / IEEE Trans. Power Electron. 28 (6) : 2649 ~ 2663

[학술지(정기간행물)] - J.-H. Park / 2007 / Nonisolation soft-switching buck converter with tapped-inductor for wide-input extreme step-down applications / IEEE Trans. Circuits and Syst. 54 (8) : 1809 ~ 1818

[학술지(정기간행물)] - Y.-P. Hsieh / 2011 / Novel high step-up DC-DC converter with coupled-inductor and switched-capacitor techniques for a sustainable energy system / IEEE Trans. Power Electron 26 (12) : 3481 ~ 3490

[학술지(정기간행물)] - F. H. Dupont / 2013 / Reduced-order model and control approach for the boost converter with a voltage multiplier cell / IEEE Trans. Power Electron. 28 (7) : 3395 ~ 3404

[학술대회논문] - R. N. A. L. Silva / 2010 / PID digital control applied to a high voltage gain converter with softswitching cells / Industrial Electronics (ISIE), 2010 IEEE International Symposium : 992 ~ 997

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