Czasopismo | PRZEGLĄD ELEKTROTECHNICZNY | Rocznik 2017 - zeszyt 9

The Multilevel Switched Capacitor Power Converter. Experimental Proof of Concept.

Wielopoziomowy Przekształtnik o Kondensatorach Przełączanych. Eksperymentalna Weryfikacja Koncepcji

10.15199/48.2017.09.03

nr katalogowy: 109137
10.15199/48.2017.09.03

Streszczenie

The main scope of the paper is experimental assessment of feasibility of the switched capacitor multilevel converter (MLSCC). The converter operates as a resonant charge pump and represents the specific relationships between the resonant circuit parameters, and performance of the converter. Thus, measurements of performance of the converter for the different sets of the LC components are presented. The impact of the specific features of the ceramic capacitors is shown and analyzed. The limitations of the real converter are analyzed and design guidelines are formulated. The measurements and the analysis of the experimental setup include voltage gain, efficiency, voltage ripple, as well as resonant circuit operation.

Abstract

Przedmiotem artykułu jest eksperymentalne sprawdzenie wykonalności przekształtnika DC-DC typu MLSCC (Multi Level Switched Capacitor Converter). Przekształtnik pracuje, jako rezonansowa pompa ładunku i charakteryzuje się szczególnymi zależnościami pomiędzy parametrami układu rezonansowego a osiągami. Z tego powodu przeprowadzono pomiary przekształtnika dla kilku parametrów obwodu LC. W artykule zaprezentowano i przenalizowano wpływ właściwości kondensatorów ceramicznych na pracę przekształtnika. Przeanalizowano ograniczenia przekształtnika i przedstawiono zalecenia projektowe. Pomiary i analiza układu laboratoryjnego obejmowały wzmocnienie napięciowe, sprawność, tętnienie napięcia jak i warunki pracy układu rezonansowego

Słowa kluczowe

Keywords

Bibliografia

[1] Kawa, A. H., Stala, R., " A multilevel switched capacitor DC-DC converter : an analysis of resonant operation conditions", Power Electronics and Drives, 2016 vol. 1 no. 2, p. 35-53
[2] Makowski, M.S., "Realizability conditions and bounds on synthesis of switched-capacitor DC-DC voltage multiplier circuits," IEEE Trans. on Circuits and Systems I: Fundamental Theory and Applications, vol. 44, no. 8, pp. 684-691, Aug. 1997.
[3] Shen M., Peng F.Z., Tolbert L.M., Multilevel DC-DC Power Conversion System With Multiple DC Sources, IEEE Transactions on Power Electronics, vol. 23 , no. 1, pp. 420-426 , 420-426, 2008
[4] Peng F.Z., Zheng F., Qian Z., A magnetic-less DC-DC converter for dual-voltage automotive systems, Industry Applications, IEEE Transactions on, vol. 39, no. 2, 511-518, 2003
[5] Dong Cao; Fang Zheng Peng, "A family of zero current switching switched-capacitor dc-dc converters," Applied Power Electronics Conference and Exposition (APEC), 2010 Twenty- Fifth Annual IEEE, vol., no., pp.1365,1372, 21-25 Feb. 2010.
[6] Parastar, A.; Seok, Jul-Ki, "High-Gain Resonant Switched- Capacitor Cell-Based DC/DC Converter for Offshore Wind Energy Systems," IEEE Trans. on Power Electron., vol. 30, no. 2, pp. 644-656, Feb. 2015.
[7] Cervera, A.; Evzelman, M.; Mordechai Peretz, M.; Ben-Yaakov, S., "A High Efficiency Resonant Switched Capacitor Converter with Continuous Conversion Ratio," IEEE Trans. on Power Electron., vol. 30, no. 3, pp. 1373-1382, March 2015.
[8] Beck, Y., Singer, S., Martinez-Salamero, L., "Modular Realization of Capacitive Converters Based on General Transposed Series-Parallel and Derived Topologies,", IEEE Trans. on Ind. Electron., vol. 61, no. 3, pp.1622-1631, March 2014.
[9] Surma P.: "Dobór wartości indukcyjności przekształtnika DC-DC o przełączanych kondensatorach", Przegląd Elektrotechniczny 03/2015, Str. 190.
[10] Kawa, A.; Stala, R.; Mondzik, A.; Pirog, S.; Penczek, A., "High Power Thyristor-Based DC-DC Switched-Capacitor Voltage Multipliers. Basic Concept And Novel Derived Topology with A Reduced Number of Switches.," IEEE Trans. on Power Electron., vol. 31, no. 10, pp. 6797-6813,
[11] A. Mondzik, Z. Waradzyn, R. Stala, A. Penczek: High Efficiency Switched Capacitor Voltage Doubler With Planar Core-Based Resonant Choke, 2016 10th International Conference on Compatibility, Power Electronics and Power Engineering (CPE-POWERENG), 29 June - 1 July 2016, Bydgoszcz, Poland. pp. 402 - 409,
[12] Z. Waradzyn, R. Stala, A. Mondzik and S. Pirog: Switched Capacitor-Based Power Electronic Converter—Optimization of High Frequency Resonant Circuit Components in Advanced Control of Electrical Drives and Power Electronic Converters, ser. Studies in Systems, Decision and Control, vol. 75. Switzerland: Springer International Publishing Switzerland 2017, pp. 361-378.

Jeśli masz wykupiony/przyznany dostęp - zaloguj się. Skorzystaj z naszych propozycji zakupu!

Publikacja


e-Publikacja (format pdf) - nr 109137 "The Multilevel Switched C..." licencja: Osobista Produkt cyfrowy	10.00 zł

Zeszyt


PRZEGLĄD ELEKTROTECHNICZNY - e-zeszyt (pdf) 2017-9 licencja: Osobista Produkt cyfrowy	55.00 zł

Prenumerata

PRZEGLĄD ELEKTROTECHNICZNY - prenumerata cyfrowa
licencja: Osobista

Produkt cyfrowy
Nowość

762.00 zł

PRZEGLĄD ELEKTROTECHNICZNY - PAKIET prenumerata PLUS
licencja: Osobista

Szczegóły pakietu

Nazwa
PRZEGLĄD ELEKTROTECHNICZNY - PAKIET prenumerata PLUS (Prenumerata papierowa + dostęp do portalu sigma-not.pl + e-prenumerata)	1002.00 zł brutto 927.78 zł netto 74.22 zł VAT (stawka VAT 8%)

1002.00 zł

PRZEGLĄD ELEKTROTECHNICZNY - papierowa prenumerata roczna + wysyłka
licencja: Osobista

Szczegóły pakietu

Nazwa
PRZEGLĄD ELEKTROTECHNICZNY - papierowa prenumerata roczna	960.00 zł brutto 888.89 zł netto 71.11 zł VAT (stawka VAT 8%)
PRZEGLĄD ELEKTROTECHNICZNY - pakowanie i wysyłka	42.00 zł brutto 34.15 zł netto 7.85 zł VAT (stawka VAT 23%)

1002.00 zł

Zeszyt

2017-9

Twój Koszyk

Publikacja

Zeszyt

Prenumerata

Zeszyt

Czasopisma