In te r n ation a l Jou rn al  of Po we Elec tron ic s an d  D r ive S y stem  (IJPED S )   V o l.  11, N o .  1, Mar c h 20 20,  p p 367~ 3 7 3   IS S N : 2088- 86 94,  D O I :   10.11 59 1 /ij ped s . v11 . i 1.pp 3 67- 37 3           3 67     Jou rn a l  h o me pa ge :  ht tp: //i j p eds.i a esco re .com  Voltage tracking of bri d geless PFC Cuk  converter   usi n g PI contr o ller       W. M .  Utomo 1 N.  A.  A .  I s a 2 ,   A. A.  Bak a r 3 A.  F.  H.   A.  G a n i 4 , B.  E. Pr asetyo 5 , H .   E l m u n s y a h 5 , Y. M.   Y   Bu sw ig 7   1 , 2, 3, Dep a rt m e nt  of  E l ectri cal P o wer E ngineeri n g  (JEK), F acu lt o f   El ectri ca l an d Electro ni cs  E ngin e eri n g  (FKEE),  Un iv e r s i t i   Tu n  H u s s e in  On n  M a l a ys ia ,  M a l a ys ia   D e p a rtm e n t  o f   El ectrical   En gi n eeri ng,  P o lit eknik  Negeri  M a lan g ,  In do nesia.  D e p a rtm e n t  o f   El ectri ca l   E ngi n eeri n g ,  Univ ersitas  Negeri  M a lan g , In do nesia.   7  D e p a rt men t   Elect rical  and  El ectron i E ngin eeri n g ,  F aculty  o f   E n g i ne e r ing ,  Un iv e r sit i  Ma la ys ia   S a ra wa k,  Ma la ysi a       Art i cl e In fo     ABSTRACT    A r tic le hist o r y :   Re ce i v e d  S e p 8,  201 9   Re vise d N ov  1 4 ,  201 9   A c c e pte d  D ec  7, 201     Th is  pap e r pro p os es a  Pro p o r ti o n al-Int e gral  (PI)  cont rol vo lt age t r ac k i n g  of  Brid geles s  P o we r F acto r  Correcti o n   (B P F C)  Cu co nv erter.    In ord e r to  in ves t i g ate  t h b e hav i ou r of diff erent  outp u t   vo ltag e s d u ri ng overs ho ot,  st eady   st ate  and   s t ep resp on s e , P.I  con t roll er  is  d e si gn ed  t o  set  t h e  -42  V,  -48  V,  -54  V ou tp u t  voltag e s.   The sim u lation resu lt s s how  th at  t h e prop osed  P I   con t ro ller  abl e  to  cont ro l t h e   outp u vo lt age  and achi e ve  f a s t  st ea dy  state   and   st ep resp ons of BP F C  Cuk  co nv e r t e r.    W h en  the valu o f   o u tpu t  voltag e   in crease, th o v ers h o o t v o ltage will  becom e  hi gh er  b u t   t h e steady   s t ate   resp on d will b e   f a ster.  F u rt hermore,  BP F C   Cu con v erter wi th   P. co nt ro ll er  h a ve  low ou tp ut   vo lta g e   r i p p le s.   K eyw ord s :   Br idge l e ss   Powe r fac t or  cor r ec t i on   Cuk co n v er t e Control sys t em   P r op or tio na l-I n t e gral   Th is  is a n  o p en acces s a r ti cle u n d e r t h CC  B Y -S A  li cens e   Corres pon d i n g  Au th or:   Wa hy u M u ly o U t om o,   Depa rtem ent  o f  Electr i c a a n d Electro n i c En gine eri n g,   U n i v ersi ti  T un H u ssei n   O nn  Ma lays ia,  86 4 00, P a r i t Raja Joh o r,  Ma l a ysia Em ail: w a hy u @ u t hm. e du.my       1.   I N TR OD U C TI O N    Po we r el ec t r o n i c   e q ui p m ent   wi th  an  ac t i v e p o w er  f a ct o r  co rrec t io n   (PFC )   f o t e l e co m,  d a t aco m,  a n d   aut o m o ti ve e l e c trica l  sys t em  are  becom i n g  nece ssa r y n o w a da y s  [1-5].  There  are  se vera l type of DC - D BP F C  con v e r t e rs w e re  de v e l ope d for P F app l ica t i o ns  su c h  as boost,  buck, buc k-b o o s t,  S E P I C a nd Cu k   con v er t e rs [6] .  H o w e ver ,  for low  pow e r  a ppl ica t i o n,  BP F C  Cu k co nv er t e r is the  mos t  re l i a b l e  c o nve r t er  bec a u s e i t  offe rs low  TH D  of in pu t cur r en t,  go od  p o w e fac t or , e a sy t o  i m ple m e n in tra n sform e i s ol ati o n,   and  nat u ra l   prote c t i o n a g a i n s t i n rus h   c u rre nt   fr om start-u p  or o v e r l o a d   curre nt  [ 7 -1 1].   This c o nver t e r  ac t s   si m i lar to t h buc k-b o o st c o nver t e r  since  it  a b l e  t o  ste p  u p  an ste p - d o w n the o u t p u t   vol tage   by co n t ro ll in g   the d u t y c y c l [1 1,  12]   Bas i ca ll y,  the D C -D C c o n v e r ter  used pow e r  semicon duc tor  device t h a t  opera ted a s   the  e l e c tron ic  sw it c h es w h ic h a r e   refer a s   sw itc he d m ode pow e r  sup p l y  [S M P S ]  [13,   14].  The ope rati o n  of th is sw it c h i n g   dev i ce s m a y ca use   i nher e nt ly  n o n l i ne ar cha r ac teris t i c   of  t h e BP F C  Cu k con v e r t e r [15].   P u lse  w i dth   mo d u l a t i on   (PWM ) i s  t h mo st  p opu l a me t hod   fo th e  v a ri ou swi t c hi n g  t e c hni qu e  [1 5 ,  1 6 ]. Swi t c h - mo d e   P W M   dc –dc   con v erte rs use d  to  pr ov ide  a c o ns t a nt   out pu t v o l t a ge [17] . P r o por ti o n a l -In teg r a l  (P I)    Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                         IS S N : 208 8- 869 4    I n t   P o w  Elec  & Dr i   S y st V o l.  11,  N o 1, Ma r 202 :    367    37 3   36 8 con t ro l l er ofte n to  use a s  th e c o n t r o l   me tho d  f o r P W M sw itch i ng   d u e  to t h sim p le  desi gn a nd  easy t o     implem e n t [18,  1 9 ] .     The  pr op ose d   sys t em  brid ge l e ss P F C Cu k con v erte r is s h o w n in F i g u re 1  w h er e, a  sing l e  MO S F ET  sw it c h   r e p l aci ng  t h e  tw M O SF ETs, w h ich he lp s t o   r e d u ce   h i gh c o n d u ct ion  l o ss an d size  of  the str u c t ure     [2 0, 21] . In  this c a se,  the   struc t ur e prop ose d  to reduc e  t h e  com p l e x i t y  of c ontro l l e c i rcui t. Basical l y bri dge less P F struc t ure  suffe r from the  diffic u l t y of  implem en ta ti on  of c ont r o l   circ uit  beca u s e of tw o   sw it c h es. N e verthe le ss,  t h is s t r u ct ure c a n re duce c o nduc tio n  losse s   form  brid ge less. In th i s  paper ,  the o u t p u t   vo lta ge w a s sel e cted  to  -42 a n d -54  V  for  t h e  ele c tric  ve hic l appl i c a t io n [22- 24] M e an w h i l e - 48 V   i s  use d  in   telec o m m u n i c a t i on app l ica t i o n[7, 25].    The  re ma i nde r of thi s  st u d y  is orga n i z e d  a s   fol l ow s: op e r ati on of BP F C  C uk  co nv erte w ill b e   show n in section II . Then the par a m e ter   design for  P F C  converter is present e d in sect ion III.  S ection IV  descr i be   a b out  th e   P . c o n t r o l l er   for   BP F C  Cu k con v e r t e r.   S i m u la ti o n  re su l t  an a n al ys i s  in sec tio n V ,   fo l l ow e d  by  co ncl u s i on   i n  sec t i o n V I .       2.   OPE R A T ION  OF BPFC CUK   CONVE R T ER   The   pr o pose d  BP F C  Cu str u ct ure   a s   show n in F i gure  1 .  Whe n  t h e M O S F ET  M   is turne d - on d u r i n g   pos it ive cyc l e,   D p , D 1   are on-state an D ou t   is  off-state as shown in    F i gure 2. There   are  tw o mode s for   this  ope r a ti on. For the first  m ode,  th e ind u ct ors  L 1  and  L 2   are   cha r g i ng.  Meanwh ile,  t h e  capa c i t o C an d ca paci t o C 2  a r e  di sc harg i ng.  The n  out p u t in duc t o L o   is char gin g   and capa c i tor  C out   is disc har g i n g. In  mode   2 condi tio n, ca paci t o C 1   an d ca paci t o C 2   are c h argin g  thro ug in duc t o r s   L 1  and   L 1 T h e n ,  the in d u ct or  L ou t  rechar ges  t h e capa c i t o C out .   Whe n   the  MO S F ET  M is  turned- on  d u ri ng ne ga t i ve  c y c l e,  D n , D 2  opera te i n  on-sta t e an d D out  is off- st a t a s   show n in F i g u re 3. There   a r e  tw m o des for thi s   op e r ati on. F i rst, t h e   in d u c t ors  L 1  and  L 2   a r e ch a r g i n g the ca p a c i t o C a nd ca pa c i t o C 2  a r e disc har g i n g,  t h e  o u t p ut  i n d u c t or   L o   is  c h ar gi n g  and ca paci t o C ou t   is   di sc harg i ng. F o r the ne x t   co nd iti o n , c a pac i t o r   C 1   a n d ca p acit o C 2  are  c h a r gi ng  t h ro ugh  i n du ct o r L 1  a nd  L 1 .   Th en , t h e   i nduc t o L ou t  re charges t h ca p a ci t o C out and  p o w e r supp lie d to the   load.   Whe n  t h MO SF ET M is tur n e d - o ff, D p , D 1  are   o f f - st a t e an d  D out  is  on-s t ate  as show n i n    F i gure 4.  There  ar e  fo ur  co n d i tio ns for  t h is  m ode. In the fi r s t c o n d i t i on,  c a pac itor  C 1   a nd ca paci t o C 2  are char gin g .   I nduct o rs  L 1  a nd  L 2   a r e d i sc ha rgi ng.  Then,   the   ou tp u t  i n d u c t or   L out  is di sc har g i n g w h ile ca paci t o C o   is c h arg i n g  an t h e p o wer   is supp l i ed  t o   the lo a d . For the secon d  co n d i tio n, in d u ct or  L 1 , in duc t o r   L 2   and ca pac i t o C 2   are dischar g in g.  Then,  ind u c t or  L 1 , inductor  L 2   a n d ca p a ci to C 2   ar e discha rg in g, w h i l e   ca paci t o C 1   i s  ch a r g i ng Ou t p ut  in du ct o r   L out   i s   discha r g i ng an d c a pa ci tor   C ou t   is cha r g i n g  an d the  p o w er  i s   sup p l i ed  t o   th e loa d .  F o r the  th i r d co n d i t ion,  i n d u c t or  L 1 , i n du c t o r  L 2   a n d  cap aci t o C 2  a r di sc hargi n g.     M e an whi l e  ca p a cit o C 1   i s  c h arg i n g . The n , ca pacit o C out   is disc harg in g thr o u g h  outp u t  ind u ct or  L ou t  a nd t h e   pow er   is sup p l ied to t h e lo a d . For  the four th  cond i tio n,   c a pac itor  C 1   and  c a p ac ito C 2  a r e  d i s c h a rg ing  t h ro ugh  in duc t o r s   L 1 Then,  L 2   are  cha r g i n g  an d o u t p ut  in duc t o r   L out   rec h arg e s ca p a ci t o C ou t .  The n , the  p o w e r is  su pp li e d  t o  th e   l o ad When the  MO SFET M is turned-off D n , D 2   a r e  in off- st a t e whi l e D out  i s  on-s t ate  a s  show n i n     F i gure  5.  Ther are  four  m odes a t   th i s   c o n d i t i o n F i rst,  ca pacit o C 1   a nd c a pa ci t o C 2  are   c h argi n g , at  th e sam e   ti m e  in d u ct ors   L 1  and  L 2   a r e disc har g in g.   The n , the outp u t  i n d u ct or  L out   i s  disc har g i n g, ca pac i t o C o   is   cha r g i ng and t h e pow er is  supp l i ed to the loa d In the second mode , ind u c t or  L 1 , inductor  L 2   a nd c a pa citor   C 2   are  di sc harg in g. The n ,  indu c t or  L 1 ,  in d u c to r  L 2   an d  ca p a cit o C 2  ar e  dischar g i ng  w h i l e  capa c i t o r   C 1   is   cha r g i ng.  O u tp ut i n d u c t or  L ou t   i s  disc har g i n g.  Capa ci tor   C out  i s  char g i n g  and   powe r  i s  sup p l i ed t o  the loa d .   For   the t h ird m o d e ,  induc t o L 1 , inductor  L 2   and capa c i tor  C 2   are  dischar g in g,  but c a pa c i t o C 1   is c h argi ng.   M e an whi l e , ca p a ci to C ou t   is d i sc ha rgi n g   thro ug h ou t p ut   i n d u ct or  L out   and the  pow er  is supp l i e d  t o  the  l o ad.  In  the fo urt h  m o d e , capa c it or  C 1   a nd c a pa ci tor   C 2  are disc har g i n g thro ug h i nduc to r s   L 1 Th en L 2   is in   c h ar g i n g   mode . H o w e ve r, i n d u c t or   L out   re c h arg e s t h cap a c i t o r   C ou t .  and  t h e p o w e r is supp lie d to  t h e   loa d .           F i gure 1. BP FC  c u k  struc t ure   V DC L ou t C ou t R V AC D p D n M L 2 L 1 C 1 C 2 D 1 D 2 D ou t Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
Int J  P o w  E l e c  &  D r S y st  IS S N :   2088- 86 94       Vo l t a g tra c ki ng o f  br i dge les s  PFC C u con v e r t e r us ing  PI c ont ro l l er ( W M. U t om o)  3 69       F i gure 2. M O SF E T   turned- o n duri ng  pos i t i ve  c y c l e     F i gure 3. M O S F ET turned-o n  duri ng  n e g a ti v e  cy cl               F i gure  4.  MO SF ET turne d - o ff  duri n g   pos i t i ve  c y c l e     F i gure 5. MO SF ET  turned- o ff  dur ing  n e g a ti v e  cy cl     3.   PARAMETER  DESIGN F O R BPFC  CUK CONVERT ER  3.1.   Volta g e conve r si on  r a tio, M  The  v o l ta ge  co nver s io n ra tio  M   V o /V m   i n  te rm s of circui t  st r u ct ure pa ra m e ter s  c a n be ob ta ine d   b y   app l yi ng  th e p o we r-ba l a n c i n g  pri n ci p l where   P in   P AC  by  assumi ng  a l o ss l e ss co nve r t e r     ⋅    (1 )     Th e av e r ag e AC  sup p ly  cu rre n t   i s   g i v e n  a s   ( 2 ),       (2 )     Where  t h R e   is define d as  t h e  e ffe ct ive  in p u t re sis t a n ce  of  the c o n v erter  a n d   g i ven b y   (3)    ⋅  ⋅   (3 )     The  D to n  is the  sum m a t i on o f   D 1T s  and  D 2 T s . O n  t h e  othe r han d , the a v era g e ou t put c u r r ent of d i o d dur in g o n e- l i ne   cyc l e  is e qua to t h aver age  curr ent,  I o  thro ug to  the l o a d ,  R         (4 )     Th us,   it can  be  simpl i fie d  b y  eval ua t i n g  (2) by usi n g (3) and ap pl y i n g   t h pow e r-ba l a n c i ng be t w ee the A C   su p p l y  a nd D C  o u t p u t ,  the  vo lta ge  c o nvers io n ra t i is  equa l to :       ⋅  ⋅  ⋅  (5 )     3.2.   Gain  rat i as fu n c tion   of  d u t y cyc l e ,   D   D C M o p e r a t i o n mode   re qu ires th a t   the su m   of  dut y cyc l e a nd  t h e n o rm alize d  MO S F ET-off tim len g t h t o  be  les s  tha n   one.  F o l l ow i n ine q ua l ity  must be  sa ti sfie d :        1     (6 )   V DC L ou t C ou t R V AC D p D n M L 2 L 1 C 1 C 2 D 1 D 2 D ou t L ou t C ou t R V AC D p D n M L 2 L 1 C 1 C 2 D 1 D 2 V DC D ou t V DC L out C out R V AC D p D n M L 2 L 1 C 1 C 2 D 1 D 2 D out V DC L ou t C out R V AC D p D n M L 2 L 1 C 1 C 2 D 1 D 2 D out Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                         IS S N : 208 8- 869 4    I n t   P o w  Elec  & Dr i   S y st V o l.  11,  N o 1, Ma r 202 :    367    37 3   37 0 Wh e r e t h D toff  is the summa t i o n  of  D 3 T s  a nd  D 4 T s .   The w o rst si t u a t i on occ u rs at  ω t  =  90 o There f ore ,   t o   opera t e  i n  D C M  ope rat i o n         (7 )     3.3.   D e sign   of in pu t in d u c t or  L 1  an L The   i n p u t  in du c t ance  is  ca lcu l ated by us ing ind u c t or   cur r ent   r i pp le:       ⋅  ⋅ ⋅ ⋅  (8 )     Th ma x i mu m i ndu ct o r  c u rre n t   ri pp l e  c a l c ul a t ed   fro m t h e  p e a k   i npu t   cu rre nt  i s  gi v e n   by   (9    ,  ⋅  ⋅   ,   (9 )     B y  subs t itu ti n g  (9) int o  ( 10),  the  i n p u t i n duc t a nc L 1  c a n  b e   ca l c ul at ed . No t e d  t h at , t h e   L 1   is e qua l t o   L 2 , thus t h e  sam e   form ula c a n be  use d .  The   val u o f   i n p u t i n d u c t anc e   ca be fo u n d   as:      ⋅   ⋅    (1 0 )     3.4.   Desig n  o f   o u t p u t  induct o r,   L F r om ( 1 ),  the a v era g o u t p u t  c u rre nt   of  dio d e ,   I Do   dur i n one li ne- c yc le of t h e   A C  sup p l y  can b e   deter m i n ed b y   (11)     ,   ⋅ ⋅  ⋅ ⋅  (1 1 )     K e  is d i m e ns ionle s para me t e a r e  defi ne d and  ca n be  ex pr e s se d b y  ( 12)    ⋅   (1 2 )     Th e av e r ag e ou tpu t  c u rre n t  i s  t h e   a v era g e dio d e  cu rrent L e   fr om can be fo un b y   ( 13)    ⋅ ⋅   (1 3 )     The r ef ore,   the ou tpu t   i n d u c t or can be d e term ined  b y  ap pl y i n g  (10) and  ( 13)   ⋅    (1 4 )     3.5.   D e sign   of in pu t c a p a cit o r ,  C 1  and   C 2   The  in pu t ca p acit o r,   C 1  is a n  im p o rta n t c o m p o n e n in t h e C u k t o p o l o gy s i nce i t  ma y d i stor t t h qua l ity o f  A C   su p p l c u rre nt .   The   C 1  must be   des i g n e d  pr oper l y by co ns ider in r e so na nt  fre que nc y,  f r  no t   clo s e to l i ne  freque n c f L  and  sw i t ch i n g   fre q u e nc f sw . Hence ,  the  ener g y  transfe r  to ca pac i t o r   C 1  is   d e t e rmin e d  b a se d  on  i ndu c t ors  L 1 L 2 , and  L o  val u es.  In ad d i ti o n , a  bette r ini t ia l  e s tim ati o n for c h o o si ng t h e   resona nt  fr eq u e ncy,   f r   is g i ve by (15).   N o ted tha t , the  C 1   is e qua l to  C 2   w h ic the  sa me  form u l a  c a n be  use d ,   th us the   de sig n   C 1  (16) i s :         (1 5 )      ⋅   (1 6 )     3.6.   D e sign  of  ou tp ut cap a citor,   C S i nce t h in pu t  of c o n v e r ter i s  A C  su pp ly,  the  o u t pu t c a pa c i t o r m u st  be l a rge  eno u gh  t o  reduc e t h e   ou tpu t  v o l t a g e rip p le. Thus, t h e ou t p u t  r i p p l e  fr equenc of  t h e  con v erte r i s  tw o t i m e s of the in pu t  freq u enc y ,   gi ve n in  ( 15).  I n  t h e  w o rst ca se , the out pu t  c u rre nt  dur in g hal f - p eri o d of the rip p l e fr equenc y i s  prov i d ed b y   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
Int J  P o w  E l e c  &  D r S y st  IS S N :   2088- 86 94       Vo l t a g tra c ki ng o f  br i dge les s  PFC C u con v e r t e r us ing  PI c ont ro l l er ( W M. U t om o)  3 71  the  ou tp u t  c a pac i tor.  The r efore,  the  ou t p ut   v o l t a ge  ripple  m u s t   be  selec t e d  ba se d  on  t h e  a p p l i c a tio n   re q u i r emen t  a n d   C o   ca n be  ob ta ine d  a s  fo ll ow s:    2      (1 7 )      ⋅ ⋅ ⋅  (1 8 )       4.   PI CONTRO LLE FO R  BPFC CUK   C O N V E R TER  F i gure 6 il lus t r a te the sim u l a tio n d i agra m of pro p o s ed  des i g n  of P . I   c o n t ro lle r for BP F C  Cu k   c o nv e r t e by  usin g  M a lt ab   s o ft ware. Th e re f e re n c e   vo l t a ge  for P . I c o ntr o l l er  is set  t o   -48V   w ith  2/ 5 0  ga in  val u e.   The  va l u e of P  is 1. w h i l e t h e val u e of I is 3. 3 4 .  The o u tp ut  of the   P . I   c ont r o l  i s   a   pow e r   va l u e   a nd  i n   order  to c o n v e r t it  to a  q u a n t i t y   t h a t  is c o m p ar ab le  to  tha t   of  the  co n t ro l  sig n a l it   g o es  thro u gh  p o w e r   to   P W M  signa l  con v e r ter.           F i gure  6.  S i m u lat i on  d i a g ram  of pro p o se BP F C  Cuk w i t h  P I   contro l l e r       5.   SIMU L A TION RESULT  The  per f orm a n c e  of  BP F C  Cuk c onve r t er  i s   verifie d   by th e sim u l a ti on r e su lt by  using  M A TL A B   softw a re The con v erte r is de si gne b y  the  fol l ow i ng s p e c i f ica tio ns -   Inp u t v o lta ge,  V AC =  23 0 V   -   Ou tp ut  vo l t a g e V DC  =  - 42 V ,  -48  V ,  -54 V   -   Ou tp ut  po we r,  P out  = 20 -   Swi t c hi ng  fre qu en cy f sw  = 5 0  H z   -   M a x i mu m o u tp ut  vo lt a g e   ri pp l e V out ˂  2V   F i gure 7  show   the cha r ac t e ri stic of BP F C  Cuk con v e r ter out pu t  vo l t a g e w ith P . I control l er   w h en th e   refere nce  vo lta ge  is set u p  t o  -42V  ou t p u t  v o l t a g e.  The re sult sh ow s t h e P . I  contro ller f unc t i o n a l   w e ll  sinc the  BP F C   Cu k   c o n v erter   pro duc e -4 V  ou tp u t  v o l t a g e b y   fo l l ow in t h e refere nce vo lt a g e com m a n d. The   overs ho o t   vo l t a ge i s  -56  V .   A t  0.6 se co nds, the   sys t em   ac hie v ed ste a d y   sta t e con d iti o n   Whe n   t h e r e fe renc e vo lta ge   for  P.I  contro lle r is se t   to -48   V,  t h e  BPF C   Cuk  co n v er t e r w ill pro d u c e  - 48 V   ou tpu t  v o lta ge   a s  show i n  F i gure 8. The overs ho o t   v o l t age is  -59 V .   The stea d y  st a t e   c o nd iti o n   a c hie v e d     at 0. 5 sec o nds.   F i gure 9 i llus t rate   the  -54 V  outp u t  vo l t a g e w ith P. I con t ro ller.  The ov ersho o t v o lta g e  is - 63 V .     F o r   -54  V  out p u t   v o l t a ge,  the  sys t em  starts t o   achie ve  sta b i lit y a t  0.41  sec o n d s ( F igure  1 0 ).  F i gure 1 show  the re sul t  for  t h e  out put v o lta ge r i p p le va l u e  w ith P . I c o n t ro l l e r . A s  i n c r ea se the  ou tpu t  vo l t a g e ,  the  ripp le w i l l  be  incre a se too.  P . contro l  is func t i o n i n g  w e ll in or der t o   reduc the  ou t put   vo lta ge r i pp les .               Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                         IS S N : 208 8- 869 4    I n t   P o w  Elec  & Dr i   S y st V o l.  11,  N o 1, Ma r 202 :    367    37 3   37 2       F i gure 1 1 .   O u tpu t   v o l t a g e rip p l e   ve rs us o u tp ut vo lta ge       6.   CONCL U S ION  In   t h i s   p a p e r,  a  p r o p o r ti on a l -i n t eg ra l   c o nt rol  f o b r i d g e l e ss  P F Cu k  c onve rt er i s  d i s c u ssed .  Va ri o u s   ou tpu t  v o l t a g e  w a s set up t o  obser ve the  char ac t e ristic  of  ou tp u t   vo lta ge   d u r i ng stead y sta t e a nd ste p   respo n se.   The   pr opose d   de si g n   o f   P . I contro l l er able  to  c o n t rol the   o u t p u t  vo lta ge of BP F C  C uk co nve r t er.   A s   incre a se  t h e  o u t p ut vo l t a g e val u e,   t h e o v ersho o t   v o lta ge  w ill inc r ea se too  bu t   the  s t ea dy  s t a t e t i m e  w i l l  be   fa ste r . F u rtherm ore ,  the per f orm a nc e of  BP F C  Cu k co n v e r t e r bec o me  be tter si nce   t h e   o u tp ut  vo l t a g e able  to   a c h i e v e  fa st   st ea d y  st at e  co nd i t i o n .  Th e ou tp ut  vol t a g e   ri pp l e s   a r e a f f e ct ed  to wa rd  t h o u t p ut  vol t a g e  v a l u e .   Howeve r, the  P . con t rol l er able t o   re duce the   ou t p u t  v o lta ge  r i p p les.       ACKNOW LEDG E MEN T S   The   a u t h or s wou l li ke t o  ex pr ess  the i r dee p es a pprec i a ti on to t h e M i n i st r y   of  H i gher   Educa tio n   (MO H E ) Ma l a ysia   a n d U n iv e r siti Tu n H u s s e i O n n   Ma la ysia   for su p por tin g t h i s  re sear ch un der r e sea r ch  fu n d  U T H M  by  usin g G e ran P e nye li d i k a n P a scasisw a z a h (G P P S )   V o t. H 3 0 9  a n P o w e r  El e c tro n i c   Con v e r ters F o c u s G r oup (P EC) ,  D e par t me n t  o f  Elec tric a l   P o w e r Engi neer ing,   F a c u lty o f   Ele c t rica l and   Elec tron ic En g i ne er in g,   U T HM  t o  unde rta k e  this resea r ch a c t i v i t y     REFE RENCES    [1]   A. A.  Fardoun, E. H. I s m a il,  M. A .   Al-S a f f a r, an d A .  J. S a bzal i, "New   ‘real’  brid gel e ss h i gh  e fficien cy A C -DC  con v erter, "  in   Co nf erence  Pr oceed ing s   - IEEE App lied  Power   Elect ron i cs  Co n f erence  an Exp o s i ti on - APEC , p p .   31 7-3 23,  20 12 20 m V 25 m V 30 m V 0 5 10 15 20 25 30 35 42 48 54 O u t put   vol t a g e   r i ppl e   (m V ) O u t put   vol t a g e   (V )       F i gur e 7.  The  ou t p u t   v o lta ge  ve rsus t i m e   w a ve form   w h e n  t h refere nce  vo lta ge is  - 42V     F i gure   8. The ou tpu t   v o l t a g e versus  t i m e   w a vef o rm w h en  the r e fe renc e  vol ta ge  is -48 V                 F i gur e 9.  The  ou t p u t   v o lta ge  ve rsus t i m e   w a ve form   w h e n  t h refere nce  vo lta ge is  - 54V     F i g u r e   60.  The  out p u t   v o l t a ge  ve rsus  ti m e   w a vef o rm   w h en  the r e fe renc e  vol ta ge  ste p -d ow fr om -42  V  to  -54 V   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
Int J  P o w  E l e c  &  D r S y st  IS S N :   2088- 86 94       Vo l t a g tra c ki ng o f  br i dge les s  PFC C u con v e r t e r us ing  PI c ont ro l l er ( W M. U t om o)  3 73  [2]   H.   Nen e ,  C.  Jiang,   and  S.  Ch ou d h ury,  "Cont rol  for  li gh l o ad  e f f i ci ency  and  TH D  im pro v em ent s  in  P F C   con v erter, pp .  1 785 -17 8 8 ,   2 017 .   [3]   B. Ma ng u a n d B .  G .  Fe rn a n d e s,  " E ffic ie nc y  imp r ov e m e n t o f  so la r - wind   b a se d du a l -in p u t  Cuk - SEP I c o nv e r te fo te le c o m po we s u pp ly ,"   IECON P r oc.  ( I nd u s tri a El ectr o n .   Conf. ,  pp .  9 78-9 83,  2 0 1 2 .   [4]   K.  C.  L ee and  B.  H .   Cho, "Lo w   co st  p o wer f act o r   correcti o n  (P FC) co nvert er u s in del a y co nt rol,"   Powe r  Convers.   Con f . - Naga oka  19 97 ,   P r oc . , v o l.  1(S e p ) , pp . 3 35-340 ,  1 9 9 7 [5]   A.  Cocor, A. F .   M e m b er,  A.  P o p e s c u,  D .  St oi che s c u , an d  S. Op rea, " Power su pply b l o cks with cúk a n d   self  - li ft c ú k   con verter s  f o r   t e l ecom m un ica t i o n  s i tes , "  20 14.   [6]   H.  Z.  Azazi,  S .   M .  A h m e d ,  and   A .  E.  Las h i n e, "Hi gh po we r factor an d reg u l a ted   ou tp ut  voltag e   for th re e-p h as e AC- DC c o nv erter  u s i n g   s i ngle-s w i t c h  CUK  con v ert e r, "   20 17  19 th In t.  Mid d l e -Ea s t Po wer S y st.  Co n f . M E PCO N  20 17 -  Proc. ,  pp.  43 -51 ,  2 018 [7]   H. T.  Yang H .  W. Chiang,  and C. Y.  Ch en,  " I mp lem e nt atio n   o f  brid gel e ss cuk  p o wer  fact or  c o rrecto r  with po si tive  ou tp ut voltag e , "   IEEE T r an s.   In d .  Ap pl. , v o l.  51,   N o .   4 ,  p p .   33 25-3 3 3 3 ,   201 5.   [8]   D.   S .  L .  S i mo ne tti ,   J.  Se ba stia n,  a n J.  Uc e d a ,  " T h e   d i scon ti nu o u s  con d u c ti on  m o d e  sepi c and  cu k p o wer  f act o r   prereg ulat ors :  analy s is  and  d e s i gn, "   IE E E   Tran s .  Ind. E l ect ron. , vol . 4 4 No.  5,  pp . 63 0-6 3 7 ,  19 97.  [9]   M .  Brko v i c and  S .  Cuk ,  "Inp ut   curren t  s h aper u s i n g  cuk  con v erter, "   [ P r o ceedi n g s ]  Fo ur teent h  In t.  Tel ecom m un .   En ergy Conf.   - INT E L E ’9 2 pp .  53 2-5 39,  19 92 [10]   S .   Rak s hit   an d  J. M a it y ,  " F u zzy lo gic con t ro ll ed  ć uk  c o nv e r te r, "   20 18   In t.  Con f .  Co mm un . Sig n a l  Pr ocess,    p p . 77 1 - 77 5,  20 18 [11]   A.  H .   Ab e d in and  A .   Cho udhury ,   " In pu switch ed si ng le phas h i g h   per f orm ance  b r id gel e ss  CÛ K AC-DC  con verter ," 2 0 1 2 [12]   M. K.   R .   No or   et al. , " O ptim i z atio n o f  PF SEP I C con v erter param e ters   d e sign f o m i nim i zat io n  o f   THD   and  vo lt age ri ppl e,"  Int .  J. Eng .  T ech no l. ,   vo l .  7 ,  N o .  1, p p .   24 0-24 5 ,   2018.   [13]   W .   M .  Ut om o ,  S.   S.   Y i ,   Y .  M .   Y.  B u s w i g ,  Z .   A .   H a r o n,  A.   A.   Bak a r ,  a n d M .  Z .  Ah m a d ,   V ol t a ge  t r a c k i n g  of   a   D C - DC f l yb ack  con v erter  us in g n e u r al  n e two r con t rol , ”  Inter n a t i onal  Jou r n a l of P o wer  El ectr o n i cs an Drive  Syst em  (I J P E D S ) ,  vol.  2 ,  N o .   1 ,   pp .  35 -4 2 ,  20 12 [14]   W.  A. Y.  S a l a h an d S .   Ta i b , "Im p ro vem e nt o f   tran sf orm e rl e s 200W  SMP S  usi n g   CUK DC-D C con v erter,   p p . 49 7 - 50 0,  20 06 [15]   I.   En g i neerin g,  "Com p a ri ti ve  stud y o f  single phase p o wer f acto r  co rrecti on b a sed  o n  f i x e d   an d   variab le   PWM   tech niq u es   usin g   b r id gel e ss cuk c o n v erter, p p .  290-29 5,  201 8.   [16]   B.  Ab de l h am id,   L. Rad hou ane, an d A.  Bilel, " R e al   time im plem e n t a tion  o f  pert u r b a nd o b s e rve a l go rit h m  and PI  con t r o ll er for DC/ D C co nver ter , "  201 7.   [17]   Y.  Li u ,  Y.  S u n ,   an d M .   S u ,   "A c o nt rol  m e th od f o brid gel e ss cuk / s e pi c P F C  rectifier  to  achi e ve p o w e r deco up lin g, IEEE  Trans. Ind .  Elect ron . , Vo l.  6 4 , No . 9 ,  p p .  72 72 -72 7 6 , 20 17 .   [18]   Y.   Jan g  an d M.  M .  Jo van ovi ć " A  n e w, so ft-swit c he d ,  high -po w e r-f acto r  b oost  co nv erter w i t h  IGBTs,"  IEEE Tr a n s.  Po wer E l ectr o n . ,  vo l. 17 No .  4 ,   p p . 4 6 9 - 47 6,  2 0 0 2 [19]   Z.  Chen,  " P a n d   sl id i n g   m o d e  co n t ro l of  a cuk  convert er, "  vo l. 2 7 ,  No . 8,  pp . 3 6 9 5 -37 0 3 ,  2 012 [20]   A.   J .   S a bzal i, E.  H.  Ism a i l ,   M .   A .  Al -S a f f a r,  and A.   A .  F a rdo un,  " A  new b r id geles s   P F C  S e pic  an d Cuk  rectif i e rs  with   lo w co nd ucti on and  swit c hing  loss es, "   20 09  Int .  Co nf.   Po wer Elect ro n. Dri ve  Sys t . ,  pp.  5 50-5 5 6 ,  2 009 [21]   H.  F a rzaneh -Far d  an d M. M a hdavi , "Brid g e l e s CUK po wer  f actor  correct ion rect ifi e r with red u ced  con duct i o n   losses ,"  I E T P o w e r E l e c t ro n. ,  vol . 5,  No . 9 ,  pp 1 7 3 3 -1 740 ,  2 012.   [22]   R. D .  Belek a r,  S .   S u bram ani a n,  P .  V.  P a n v alk a r, M .   D e sa i ,   and R. P a to le "Alternat or  charg i n g  s y stem f o e l ect ric   mo to rc y c le s , "  pp 1 7 5 9 - 17 66 ,  20 17 [23]   K. Wi ll i a ms " Hybr id  vehicl e s ,   4 2 volt  vehi c le  el ectr i ca l  system s  and  th im p lica t i o ns   f o r EM techn o l o g y , "  20 04.   [24]   D.  Pat il,  " A  cuk con verter  b a sed   b r id gel e s s   to polo g y f o r high  p o wer  fa c t or f a s t  bat ter y  cha r g e f o r  electri c vechi c le  ap pl ica t io n ," 20 12 [25]   L.  Ahmet h odži ć , " Ca sc ad e  SMC  c o n t ro l of   Ć uk c o nverter for tele commun icatio syst ems  po wer s u pp ly ,"  20 14 .   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.