PV module integrated DC-DC converter. SEPIC integrated boost converter

In this thesis, it has been explained that a parallel connected PV array will provide increased power output as compared to series connection, in case of partial shading. But a parallel connection means a low voltage from PV. This means a voltage gain of order of 10 is required for such a connection. This high voltage gain is not possible by using traditional boost converter because of the parasitics involved. The converter chosen is SEPIC Integrated Boost (SIB), which is a combination of isolated SEPIC converter integrated with boost converter. SIB provides high voltage gain with reduced current and voltage stress on the switching devices. State Space Averaging technique has been used in this thesis to find small-signal linear model of SIB converter operating in continuous conduction mode (CCM). This model has been used to calculate transfer function among different quantities. First the transfer functions in open loop operation have been discussed. This includes the effect of duty cycle and input voltage variation on the output voltage. The transfer function of output voltage with respect to duty cycle is used for feedback control design. Bode plot technique and Nyquist criteria for feedback loop stability has been used. After closed loop design the effect of variation in different quantities on the output voltage has been analyzed using the transfer function and bode plot. This includes the effect of input voltage, reference voltage and output current variation on the output voltage. The stability limits of the designed feedback loop have been presented and verified using MATLAB and SIMULINK tools. All the explained analysis has been done twice, with and without the circuit’s parasitic elements. The connection of the SIB converter to the PV module and PV array has been explained. Maximum Power Point Tracking (MPPT) technique has been used for maximum power output. MATLAB and SIMULINK tools have been used for the simulation and analysis of the PV connection to SIB for different scenarios like cloudy sky, a PV module under partial shading and a PV array under partial shading.

In questa tesi è stato spiegato che un array fotovoltaico collegato parallelo fornirà una maggiore potenza di uscita rispetto alla connessione in serie, in caso di ombreggiamento parziale. Ma una connessione parallela significa una bassa tensione da PV. Ciò significa che è necessario un guadagno di tensione dell'ordine di 10 per una tale connessione. Questo guadagno ad alta tensione non è possibile utilizzando il tradizionale convertitore di potenza a causa della parassitismo coinvolto. Il convertitore scelto è SEPIC Integrated Boost (SIB), che è una combinazione di convertitore SEPIC isolato integrato con convertitore di potenza. SIB fornisce guadagno ad alta tensione con riduzione della tensione di corrente e di tensione sui dispositivi di commutazione. In questa tesi è stata usata la tecnica dello spazio di mediazione statico per trovare il modello lineare di segnale a piccole dimensioni del convertitore SIB in modalità di conduzione continua (CCM). Questo modello è stato utilizzato per calcolare la funzione di trasferimento tra diverse quantità. In primo luogo sono state discusse le funzioni di trasferimento in funzionamento a ciclo aperto. Ciò include l'effetto della variazione della tensione di ingresso e della tensione di ingresso sulla tensione di uscita. La funzione di trasferimento della tensione di uscita rispetto al ciclo di servizio viene utilizzata per il controllo del controllo di retroazione. La tecnica della trama Bode ei criteri di Nyquist per la stabilità del loop di feedback sono stati utilizzati. Dopo la progettazione del ciclo chiuso l'effetto della variazione in quantità diverse della tensione di uscita è stato analizzato utilizzando la funzione di trasferimento e la trama di bode. Questo include l'effetto della tensione di ingresso, della tensione di riferimento e della variazione di corrente di uscita sulla tensione di uscita. I limiti di stabilità del ciclo di feedback progettato sono stati presentati e verificati utilizzando strumenti MATLAB e SIMULINK. Tutta l'analisi spiegata è stata fatta due volte, con e senza gli elementi parassiti del circuito. È stato spiegato il collegamento del convertitore SIB al modulo FV e alla matrice FV. È stata utilizzata la massima tecnica di monitoraggio del punto di forza (MPPT) per la massima potenza. Gli strumenti MATLAB e SIMULINK sono stati utilizzati per la simulazione e l'analisi del collegamento PV a SIB per scenari diversi come il cielo nuvoloso, un modulo fotovoltaico in ombreggiatura parziale e un array PV sotto la parziale ombreggiatura.