Eeffects of Zero Voltage Switching Circuit on Power losses and Voltage Gain of Z Source Boost Converter

Abstract

This thesis has an objective to study effects of a zero voltage switching circuit on power losses and voltage gain of an impedance (z) source voltage boost converter. The zero voltage switching circuit under investigation has a common structure of a capacitor and an inductor. The zero voltage switching circuit is connected in parallel with a semiconductor of a z source voltage boost converter. The study was done by adjusting values of the capacitor and the inductor of the zero voltage switching circuit while the effects where observed using computer program (PSIM) and the experimental circuit. In addition, the peak values of voltage and current seen at the switch (stresses and lifetime of the switch) as well as, output voltage and current ripples (output quality) were examined. The test results showed that when the values of capacitance and inductance of the zero voltage switching circuit increased, the switching power loss significantly reduced but the conduction power loss increased, while the voltage gain decreased. On the other hand, the voltage stress on the switch reduced but current stress increased. In addition, the output voltage had better waveform quality only at the specific values of the capacitor and inductor, while the output current had when the values of the capacitor and inductor increased.

วิทยานิพนธ์นี้มีวัตถุประสงค์เพื่อศึกษาผลกระทบของวงจรสวิตซ์แรงดันเป็นศูนย์ที่มีต่อกำลังสูญเสียและอัตราการขยายแรงดันของวงจรทบแรงดันแบบแหล่งจ่ายอิมพีแดนซ์ โดยวงจรสวิตซ์แรงดันเป็นศูนย์เป็นวงจรพื้นฐานที่ประกอบด้วยตัวเก็บประจุและตัวเหนี่ยวนำ ซึ่งถูกต่อแบบขนานกับสวิตซ์สารกึ่งตัวนำของวงจรทบแรงดันแบบแหล่งจ่ายอิมพีแดนซ์ การศึกษาดำเนินการด้วยการปรับค่าตัวเก็บประจุและค่าตัวเหนี่ยวนำของวงจรสวิตซ์แรงดันเป็นศูนย์แล้วศึกษาผลกระทบที่เกิดขึ้นผ่านโปรแกรมคอมพิวเตอร์ (พีซิม) และวงจรที่จัดสร้างขึ้น นอกจากนี้ยังได้ศึกษาค่าแรงดันและกระแสยอดที่เกิดบนสวิตซ์เพื่อศึกษาความเครียดที่เกิดกับสวิตซ์อันจะมีผลต่ออายุการใช้งานสวิตซ์ และ ค่าระลอกคลื่นแรงดันและกระแสขาออกเพื่อศึกษาคุณภาพสัญญาณขาออก ผลการทดสอบพบว่า เมื่อค่าความเก็บประจุและค่าความเหนี่ยวนำของวงจรสวิตซ์แรงดันเป็นศูนย์เพิ่มขึ้นจะส่งผลให้กำลังสูญเสียเนื่องจากการสวิตชิ่งลดลงอย่างมาก แต่กำลังสูญเสียการนำกระแสมีค่าสูงขึ้น ในขณะที่อัตราการขยายแรงดันมีค่าลดลง ในขณะเดียวกัน ความเครียดแรงดันบนสวิตซ์มีค่าลดลงในขณะที่ความเครียดกระแสมีค่าสูงขึ้น ส่วนคุณภาพคลื่นแรงดันขาออกมีค่าดีในช่วงค่าความเก็บประจุและความเหนี่ยวนำเฉพาะเท่านั้น ในขณะที่คุณภาพคลื่นกระแสมีค่าดีขึ้นเมื่อค่าความเก็บประจุและค่าความเหนี่ยวนำมากขึ้น