Arabian Journal for Science and Engineering ( IF 2.6 ) Pub Date : 2023-05-23 , DOI: 10.1007/s13369-023-07863-0 Meghna A. Vaghela , Mahmadasraf A. Mulla
The closed-loop control of coupled inductor-based high-step-up-gain boost converter in continuous conduction mode has non-minimum phase behavior due to right-half-plane (RHP) zero. The crossover frequency of the closed loop should be designed to be less than RHP zero for stable converter operation. Hence, the converter has lower bandwidth (BW) and a poor dynamic response. Combining the interleaving technique with coupled inductor boost converter (CIBC) can improve the dynamic response. As the number of interleaved phases at the input side of CIBC increases, RHP zero moves toward higher frequency. Thus, it improves the closed-loop BW. In addition, it is simple and easy to design closed loop of interleaved coupled inductor boost converter (ICIBC). Moreover, an interleaved operation reduces the size of inductance required for the same ripple in input current and reduces voltage dip during a step change in load. This paper presents a small-signal model of a multi-phase ICIBC to verify the claim. The laboratory prototype of CIBC and three-phase ICIBC is implemented to boost 24 V to 100 V at power level of 300 W. The experimental results of CIBC and three-phase ICIBC are obtained for a change in load from 150 to 300 W to validate results of small-signal model. A single-loop voltage mode control with Type II controller is implemented to regulate output voltage and to achieve desired dynamic performance of three-phase ICIBC for a load disturbance.
中文翻译:
使用交错技术改善基于耦合电感器的高升压增益 DC-DC 转换器的动态响应
由于右半平面 (RHP) 零,基于耦合电感器的高升压增益升压转换器在连续导通模式下的闭环控制具有非最小相位行为。闭环的交叉频率应设计为小于 RHP 零,以实现转换器的稳定运行。因此,转换器具有较低的带宽 (BW) 和较差的动态响应。将交错技术与耦合电感升压转换器 (CIBC) 相结合可以改善动态响应。随着 CIBC 输入侧交错相位数量的增加,RHP 零向更高频率移动。因此,它改进了闭环带宽。此外,交错耦合电感升压转换器(ICIBC)的闭环设计简单易行。而且,交错操作减小了相同输入电流纹波所需的电感大小,并减少了负载阶跃变化期间的电压骤降。本文提出了一个多相 ICIBC 的小信号模型来验证这一说法。CIBC 和三相 ICIBC 的实验室原型被实施以在 300 W 的功率水平下将 24 V 升压到 100 V。CIBC 和三相 ICIBC 的实验结果是针对负载从 150 到 300 W 的变化获得的,以验证小信号模型的结果。实施带有 II 型控制器的单环电压模式控制以调节输出电压并实现三相 ICIBC 的负载扰动所需的动态性能。CIBC 和三相 ICIBC 的实验室原型被实施以在 300 W 的功率水平下将 24 V 升压到 100 V。CIBC 和三相 ICIBC 的实验结果是针对负载从 150 到 300 W 的变化获得的,以验证小信号模型的结果。实施带有 II 型控制器的单环电压模式控制以调节输出电压并实现三相 ICIBC 的负载扰动所需的动态性能。CIBC 和三相 ICIBC 的实验室原型被实施以在 300 W 的功率水平下将 24 V 升压到 100 V。CIBC 和三相 ICIBC 的实验结果是针对负载从 150 到 300 W 的变化获得的,以验证小信号模型的结果。实施带有 II 型控制器的单环电压模式控制以调节输出电压并实现三相 ICIBC 的负载扰动所需的动态性能。