A Universal Grid-Connected Fuel-Cell Inverter for Residential Application

Mazumder, Sudip K.; Burra, R.K.; Huang, Rongjun; Tahir, Muhammad; Acharya, Kruti

doi:10.1109/tie.2009.2038943

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“…Moreover, the large voltage boost factor requirement presents a unique challenge to the dc/dc converter design [2]. This specific requirement could be fulfilled in different ways: by use of an auxiliary boost converter before the isolated dc/dc converter [3]- [7] or by use of an isolation transformer with a large turns ratio [8]- [14] for effective voltage step-up.…”

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“…The choice of dc/dc converter topology in that case can be broadly categorized as a push-pull or a single-phase full-bridge topology. Because of the symmetrical transformer flux and minimized stress of primary inverter switches, the fullbridge topology has been found to be most useful in terms of cost and efficiency, particularly when implemented for power levels higher than 3 kW [8].…”

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Quasi-Z-Source-Based Isolated DC/DC Converters for Distributed Power Generation

Vinnikov

Roasto

2011

IEEE Trans. Ind. Electron.

351

173

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Abstract-This paper presents new step-up dc/dc converter topologies intended for distributed power generation systems. The topologies contain a voltage-fed quasi-Z-source inverter with continuous input current on the primary side, a single-phase isolation transformer, and a voltage doubler rectifier (VDR). To increase the power density of the converter, a three-phase auxiliary ac link (a three-phase inverter and a three-phase isolation transformer) and a three-phase VDR are proposed to be implemented. This paper describes the operation principles of the proposed topologies and analyzes the theoretical and experimental results.

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Quasi-Z-Source-Based Isolated DC/DC Converters for Distributed Power Generation

Vinnikov

Roasto

2011

IEEE Trans. Ind. Electron.

351

173

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“…A demanda por conversores elevadores que apresentam elevados ganhos de tensão acompanhados de alta eficiência tem aumentado significativamente nos últimos anos. Com aplicações típicas em fontes de energias renováveis tais como células de combustíveis e módulos fotovoltaicos [1], [2], os conversores são utilizados para aumentar os níveis de tensão geradas para posterior inversão e alimentação de equipamentos ou conexão junto à rede elétrica comercial [3], [4].…”

Section: Iunclassified

Conversor Boost Quadrático G De Três Níveis

Barbosa¹,

Fiori²

2017

Eletrônica de Potência

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Resumo -Este artigo apresenta uma nova topologia de conversores elevadores de tensão, denominado de Conversor Boost Quadrático G de Três Níveis. O modelo apresenta dois interruptores acionados por modulação por largura de pulso com pulsos concêntricos, os quais acionados em tempos distintos atribuem ao conversor a característica que nenhum deles bloqueiem a tensão de saída do conversor. Apresentando o parâmetro α há também a possibilidade de se alterar o nível de tensão entre os interruptores, acrescentando um grau de liberdade ao conversor. A análise teórica do conversor é apresentada e seu ganho estático demonstrado, bem como suas formas de onda, ondulação de corrente nos indutores e demais características. Após esta etapa, o circuito foi simulado e posteriormente montado com as principais formas de onda sendo demonstradas para validar o trabalho apresentado. Palavras-chave - QUADRATIC G THREE-LEVEL BOOST CONVERTERAbstract -This paper presents a new topology of quadratic boost converter, denominated as a quadratic G three-level boost converter. The proposed converter has two active switches driven by a PWM three-level strategy with vertically centered modulation, that allows none of the switches are to be subjected to the higher drive voltage that is the output voltage. It is also possible to minimize the stress on the switches with the α parameter. This results in a degree of freedom when it controls the drive. Qualitative and quantitative analysis, static ideal gain, main waveforms and other features are demonstrated. Finally, the circuit was simulated and built to verify the results and validate the theory.Keywords -Boost Three-Levels, Quadratic G ThreeLevel, Quadratic Three-Levels, Multilevel Converters. NOMENCLATURA V C1Tensão no capacitor C 1 . V L1Tensão no indutor L 1 . V S1Tensão no interruptor S 1 . V S2Tensão no interruptor S 2 . V iTensão de entrada. Os conversores têm a relação da tensão de saída pela tensão de entrada denominada de ganho estático (G), a variação desse parâmetro é obtida em função da razão cíclica (D). Para ganhos estáticos elevados, onde a razão cíclica se aproxima da unidade, os conversores tradicionais passam a apresentar elevadas perdas durante a condução e comutação, resultando em baixo rendimento [5], [6]. Com a utilização de dois conversores elevadores em cascata [7], obtém-se um ganho estático que agora varia com quadrado da razão cíclica do conversor, de forma a se obter uma maior tensão de saída com uma menor razão de trabalho quando comparado à seu predecessor. Como desvantagem, a topologia opera com um número maior de elementos, inclusive dois interruptores. Os conversores quadráticos [8], [9] voltam a operar com apenas um interruptor e ainda mantém a característica do ganho quadrático, tornando-os mais eficiente por apresentarem uma quantidade menor de elementos e menores perdas durante a comutação.Diversas outras topologias de conversores quadráticos foram desenvolvidas, em [10] o conversor apresenta uma característica que o distingue das demais, apresentando uma no...

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“…5a) A single master control signal drives all the HF-converter modules for synchronization. By allowing controllable dead times between the switching of the top and bottom devices of each leg, it allows resonant ZVS capabilities [26]. Reference [26] also outlines analytically the issues related to transformer leakage inductance including duty-cycle loss, ZVS range, and device stress that are not repeated in this paper.…”

Section: A Operating Modes Of the Hf Converter And The Ac/ac Cyclocomentioning

confidence: 99%

“…By allowing controllable dead times between the switching of the top and bottom devices of each leg, it allows resonant ZVS capabilities [26]. Reference [26] also outlines analytically the issues related to transformer leakage inductance including duty-cycle loss, ZVS range, and device stress that are not repeated in this paper. The line-frequency-modulating signals for the ac/ac cycloconverter switches are generated by a zero-crossing detector circuit (which compares the bipolar sine wave with the ground level and generate square wave output depending on the polarity of the sine wave).…”

Section: A Operating Modes Of the Hf Converter And The Ac/ac Cyclocomentioning

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A Direct FET-Based High-Frequency Fuel-Cell Inverter

Mazumder

Sarkar

Acharya

2015

IEEE J. Emerg. Sel. Topics Power Electron.

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In this paper, the design guideline for a high-powerdensity inverter for fuel-cell applications is presented. Such an inverter can lead to savings in volume and weight due to high-frequency operation. Also, we present a guideline to determine the optimal size of the input filter. It is also illustrated that, for such a topology, an optimal choice of transformer leakage inductance is necessary to achieve low power loss and to establish a balance between efficiency and reliability. Transient load condition, which may degrade fuel-cell-stack reliability, is handled through a battery-sourced energy-buffering unit. Experimental results demonstrating the nominal operations of inverter and energy buffering unit are presented.Index Terms-High frequency, inverter, fuel cell, energy buffering 2168-6777 (c)

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A Universal Grid-Connected Fuel-Cell Inverter for Residential Application

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Quasi-Z-Source-Based Isolated DC/DC Converters for Distributed Power Generation

Quasi-Z-Source-Based Isolated DC/DC Converters for Distributed Power Generation

Conversor Boost Quadrático G De Três Níveis

A Direct FET-Based High-Frequency Fuel-Cell Inverter

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