I nte rna t io na l J o urna l o f   P o w er   E lect ro nics   a nd   Driv Sy s t e m   ( I J P E DS )   Vo l.   8 ,   No .   4 Dec em b er   2017 ,   p p .   1 5 0 3 ~ 1 5 1 1   I SS N:  2 0 8 8 - 8 6 9 4 ,   DOI : 1 0 . 1 1 5 9 1 / i j p ed s . v8 i 4 . pp 1 5 0 3 - 1511          1503       J o ur na l ho m ep a g e h ttp : //ia e s jo u r n a l.c o m/o n lin e/in d ex . p h p /I JP E DS   Enha nced  Z eta  C o nv erte r f o r  D C   Bus  Volta g e Regu la tion       P .   Su re s h 1 D.   K iruba k a ra n 2   S t. P e ter’s   Un iv e rsity ,   Av a d i,   Ch e n n a i,   I n d ia   2   De p a rt m e n o f   El e c tri c a A n d   El e c tro n ics   En g in e e rin g ,   S t.   J o se p h s In stit u te o f   T e c h n o lo g y ,   Ch e n n a i,   In d ia       Art icle  I nfo     AB ST RAC T     A r ticle  his to r y:   R ec eiv ed   Sep   1 0 ,   2 0 1 7   R ev i s ed   No v   5 ,   2 0 1 7   A cc ep ted   No v   28 ,   2 0 1 7       In   th is  p a p e r,   a n   E n h a n c e d   Zeta   Co n v e rter  (EZ C)  a lo n g   w it h   a   h i g h   v o lt a g e   g a in   c o n v e rter i s p re se n ted   f o D Bu s v o lt a g e   re g u latio n .   T h e   e n h a n c e d   z e ta  c o n v e rter  c o n sists   o f   c a p a c it o rs  c o n n e c ted   in   p a ra ll e w it h   th e   c o n v e n ti o n a z e ta  stru c tu re .   T h e   p ro p o se d   z e t a   c o n v e rter  is  a p p li e d   t o   t h e   P h o to   Vo lt a ic  s y ste m   (P V T h e   w e ll   k n o w n   M a x i m u m   P o w e P o i n T ra c k in g   (M P P T )                     P   &   a lg o rit h m   is  u se d   to   e x trac m a x i m u m   p o w e f ro m   th e   p h o t o v o lt a ic  s y ste m .   T h e   in c re a se d   v o lt a g e   is   o b tain e d   w it h   re d u c e d   n u m b e o f   s w it c h e s   u sin g   th e   p r o p o se d   stru c t u re .   T h e   re su lt to   th e   p r o p o se d   stru c tu re   a re   c o m p a re d   w it h   th e   c o n v e n ti o n a to p o lo g y .   T h e   p ro p o se d   c o n v e rter  is  sim u late d   u sin g   M A TL A a n d   th e   sa m e   is  v e ri f ied   w it h   th e   h a r d wa re .   K ey w o r d :   DC - DC   B o o s t c o n v er ter ,   MP PT ,     P o w er   s y s te m   ap p licatio n ,     Z eta  co n v er ter .     Co p y rig h ©   201 7   In s t it u te o A d v a n c e d   E n g i n e e rin g   a n d   S c ien c e   Al rig h ts  re se rv e d .   C o r r e s p o nd ing   A uth o r :   P .   Su r esh ,   Dep ar t m en t o f   E lectr ical  an d   E lectr o n ics E n g i n ee r in g ,     R esear ch   S ch o lar   St.P eter s   U n iv er s it y ,   Av ad i,  C h en n ai,   I n d ia.   E m ail: s u r es h . au 9 5 @ g m ail. co m       1.   I NT RO D UCT I O N     E lectr icit y   p la y s   v ital  r o le  in   o u r   d ay   to   d a y   li f an d   th g e n er atio n   o f   elec tr ici t y   u s i n g   f o s s il  f u e w il b av ailab le  f o r   s h o r d u r atio n   o n l y   a s   th r eso u r ce s   ar v an is h i n g .   T h alter n ate   s o lu tio n   f o r   p o w er   g en er atio n   i s   d o n b y   r en e w a b le  s o u r ce s   s o   th a t h d e m a n d   o f   elec tr icit y   ca n   b m et.   T h s o u r ce s   a v ailab le   in   n at u r co u ld   b u s ed   as  t h e   co m p en s a tio n   o f   e n er g y   d e m an d .   I n   t h at,   t h e n er g y   f r o m   Su n   i n   t h f o r m   o f   ir r ad iatio n   is   co n v er ted   i n to   e lectr ical  en er g y   an d   ca n   b c o n n ec ted   to   t h g r id .   T h is   co n v er s io n   i s   d o n b y   P h o to V o ltaic  ( P V)   ar r ay s [ 1 ] .   B u o n l y   w it h   th h e lp   o f   P ar r ay s   th f r u it f u r esu lt  ca n n o b ac h iev ed   as  th o u tp u v o lta g is   v er y   lo w .   S o   p o w er   elec tr o n ic  co m p o n e n ts   ar u tili ze d   to   in cr ea s e,   d ec r ea s o r   th v o ltag e   lev els.  T h er ar s o m t y p e s   o f   b o o s co n v er ter s [ 8 ]   w h ic h   ca n   r eg u late  th o u tp u v o lta g e.   E v en   th o u g h ,   th e   o u tp u v o ltag co u ld   n o b in cr ea s ed   b e y o n d   ce r tain   lev el.   No r m all y   b o o s co n v er ter s   ar u s ed   f o r   in cr ea s i n g   t h v o ltag e   t h at  o p er ates  at  h ig h   d u t y   r atio .   H o w e v er   d u to   lo s s   o f   p o w er ,   lo s s   in   s w i tch i n g     an d   E q u iv ale n S er ie s   R e s is ta n ce   o f   i n d u cto r s   ( E SR ) ,   ca p ac i to r s ,   th o v er all  ef f icie n c y   is   p u lled   d o w n [ 2 ] .     T o   o v er co m th e se   li m itatio n s   ze ta  co n v er ter s   ar u s ed   b ec au s ze ta  co n v er ter   is   o n o f   th e     b u ck - b o o s co n v er ter s .   B u d u to   s w itc h i n g   lo s s e s ,   d io d es  r esis to r s ,   i n d u cto r s   an d   ca p ac it o r s   th g ai n   o f   t h s y s te m   s til f a ils [3 - 4] . T o   o v er co m t h e s li m itatio n s   o f   t h e   b o o s co n v er ter s ,   v ar io u s   o th er   co n v er ter s   li k in ter lea v ed   b o o s co n v er ter s ,   s o f s w itc h i n g   b o o s co n v er ter s ,   s tr u ct u r o f   co u p led   in d u cto r s   an d   v o ltag e   m u ltip lier   cir cu i ts   u s i n g   ca p ac ito r s   w er u s ed   f o r   g etti n g   h i g h   g a in   co m p ar ed   w it h   t h co n v en t io n al  m et h o d s .   B u t e v er y   co n v er ter s   h av e   s o m o f     ad v a n ta g es a n d   d is ad v a n tag e s .     T h m ain   d i s ad v a n ta g o f   s o f t   s w itc h i n g   b o o s t c o n v er ter   is   i ts   co m p le x it y   i n   s tr u ct u r an d   u s a g o f   m o r n u m b er   o f   co m p o n e n ts .   T h ese  co n v er ter s   o p er ate  in   Z er o   V o ltag S w i tch i n g   ( Z V S)  m o d t h at  g i v r is e   to   r ed u ctio n   o f   lo s s es  cr ea ted   b y   s w i tch e s   an d   in cr e ased   ef f icien c y .   Fo r   s u cc ee d i n g   to   g et  h ig h   v o lta g g ai n   v o ltag m u ltip lier s   ar i n co r p o r ated   w ith   t h co n v er ter s .   t y p ical  v o lta g m u ltip lier   h a s   f i x ed   in p u ts   a n d   v o ltag r atio .   T h m aj o r   ad v a n tag o f   u s in g   t h ese  m u ltip lie r s   ar e   th at  th e y   ar less   i n   w ei g h t,  s m a ller   in   s ize,   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   2 0 8 8 - 8 694   IJ PEDS    Vo l.   8 ,   No .   4 Dec em b er   2 0 1 7   :   1 5 0 3     1 5 1 1   1504   h ig h   i n   p o w er   d en s it y ,   h ig h   e f f icie n c y   a n d   m o s t i m p o r tan tl y   less   i n   m ag n etic  s tr u c tu r e.   W i th   t h is   ar r an g e m e n o f   co m p o n e n ts ,   t h o u tp u v o l tag o f   t h cir cu it  ca n   n o g iv th r eg u lated   o u tp u b ec au s th cir cu i m a in l y   d ep en d s   o n   t h e   i n p u v o ltag e.   T h ese  ar also   u s e   m o r n u m b er   o f   p o w er   elec tr o n ic   s w i tch es   w h ich   in   t u r n   in cr ea s es  t h co s an d   th s i ze   o f   th cir cu its .   T h is   r ef le cts  in   n o n   u tili za tio n   o f   Ma x i m u m   P o w er   P o in t   T r ac k in g   ( MP PT )   in   P h o to v o l taic  s y s te m s   [ 5 ] .   R ec en t l y   m o r n u m b er   o f   v o ltag m u ltip lier   co n v er ter   to p o lo g ies  ar p r esen ted   y ie ld in g   in   th u s a g o f   lar g er   n u m b er   o f   ca p ac ito r s   an d   co n tr o ller s .   An   ex is t in g   v o lta g m u ltip lier   co n v er ter [ 6 ]   to p o lo g y   w it h   m u lt ilev e f l y in g   ca p ac it o r   DC - DC   co n v er ter   h as  n   ca p ac ito r s   an d   2 n   s w itc h es.  T h am o u n o f   g e n er ated   o u tp u D C   v o lta g f o r   an y   g i v en   in p u v o ltag ( V in )   is   n V in [ 6 ] .   I is   to   b n o ted   th at  f o r   in cr ea s in g   th o u tp u t   v o ltag e,   t h in cl u s io n   o f   p o w er   s w itc h e s   w ill  b in cr ea s ed .   A d d ed   to   th at,   th o u tp u v o ltag ca n n o b r eg u lated . An o th er   v o ltag e   m u ltip lier   [ 9 ]   also   av ailab le  i n   wh ich   th e   n u m b er   o f   s w i tch e s   f o r   n   ca p ac ito r s   ar 3 n   w h o s o u tp u t   v o lta g ca n   b ca lc u lated   b y   ( n +1 ) V in .   T h o u tp u c u r r en g o f r o m   t h i s   to p o lo g y   i s   d is co n ti n u o u s .   T h m aj o r   d is ad v an ta g o f   u s i n g   th i s   to p o l o g y   g i v es  a n   u n r eg u lated   o u t p u v o lta g a n d   s o   th ese   to p o lo g ies  ar n o u s ed   f o r   P ap p licatio n   d u e   to   its   l i m ited   tr ac k i n g   o f   m a x i m u m   p o w er   p o in t.   I n   t h is   p ap er   a   n e w   e n h a n ce d   ze ta  co n v er ter   w ith   h i g h   v o ltag g ain   f o r   P ap p licatio n   is   p r esen ted .   T h is   ca n   o v er co m th d r a w b ac k s   f o u n d   in   th co n v en tio n al  to p o lo g i es.   Her b o th   s i m u lated   an d   ex p er i m e n tal  r es u lts   ar ad d ed   to   v er if y   t h p er f o r m an ce   o f   p r o p o s ed   to p o lo g y .       2.   P RO P O SE E NH A NCE Z E T CO NV E R T E R     T h s tr u ctu r o f   t h p r o p o s ed   s y s te m   h as  t w o   s ta g es.  T h f ir s s tag b ei n g   t h co n v en t io n al  ze ta  an d   th s ec o n d   s tag i s   o f   h i g h   v o lta g g ai n   co n v er ter .   T h s ec o n d   s tag o f   t h p r o p o s ed   s y s te m   i s   co n s i s tin g   o f   n   ch ar g in g   ca p ac ito r s   C 1 ,C 2 , …. C n   an d   th co n tr o lli n g   s w itc h e s   T 1 ,T 2 , …. . T n .   it  is   also   h as  th 2 n   p o w er   d io d es  D a1 ,D a2 , …. . D an   a n d   D b1 ,D b2 , …D bn .   T h f ir s t   s ta g e   w h ic h   h a s   D C   v o lta g s o u r ce   ( Vin )   a n d   t w o   in d u cto r s   ( L 1 ,L 2 ) ,   th ca p ac ito r s   ( C n+ 1 ,C o ) ,   d io d ( D n+ 1   )   a n d   o n s w itc h   T 1 .   T h m ai n   d is ad v a n tag o f   th e   n o r m al  ze ta  co n v er ter s   ar e   a.   I t h as lo w   li m ited   v o lta g g ai n .   b.   Giv es a   d is co n ti n u o u s   i n p u t c u r r en t           Fig u r 1 .   P r o p o s ed   E n h an ce d   Z eta  C o n v er ter       T h m aj o r   d is ad v an ta g es o f   h i g h   v o ltag g ai n   [ 8 ]   co n v er ter s :   a.   Giv es a   d is co n ti n u o u s   i n p u t c u r r en t.   b.   Dif f ic u lt to   r eg u late  th o u tp u t   v o ltag e.   c.   I ca n n o t b s u i tab le  f o r   P ap p licatio n s .   T o   o v er co m t h ab o v s aid   d is ad v a n tag e s   th p r o p o s ed   en h an ce d   ze ta  co n v er ter   is   d esi g n ed .   I t h as th f o llo w in g   ad v a n ta g es   a.   T h g ain   o f   t h d esi g n   i s   in cr e ased .   b.   T h v o ltag r eg u latio n   ca n   b ac h iev ed   b y   p r o p er ly   ad j u s t in g   th d u t y   c y cle.   c.   I t c an   also   tr ac k   Ma x i m u m   P o w er   w h en   it i s   u s ed   f o r   P ap p licatio n .   d.   Giv es r ed u ce d   co s t.   e.   Giv es le s s   lo s s   as  n u m b er   o f   s w itc h e s   ar less .   f.   T h p r o p o s ed   d esig n   g i v es a   c o n tin u o u s   in p u t c u r r e n t.     Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I J PEDS     I SS N:  2 0 8 8 - 8 694       E n h a n ce d   Zeta   C o n ve r ter fo r   DD  B u s   V o lta g R eg u la tio n   . . .   ( P .   S u r esh )   1505     3.   M O DE S O F   O P E RAT I O   Mo d I :   I n   th is   m o d e,   s w itc h   T 1   is   clo s ed   an d   th e   s w itc h e s   T 2 ,T 3 , T n   ar also   clo s ed .   T h d io d es   D a1 ,D a2 ,..D an   an d   D b1 ,D b2 , …D bn   ar tu r n s   O N.   No w   t h i n p u t   to   th ze ta  is   V s   a n d   th o u tp u o f   t h ( V s )   o f   th e   f ir s s ta g is   th v o lta g ac r o s s   th ca p ac ito r   V co T h is   V co   is   ap p lied   to   th s ec o n d   s ta g e.   Her th ca p ac io r s   co n n ec ted   in   s er ie s   ar g etti n g   ch ar g ed   an d   t h o u tp u v o l tag o f   th s ec o n d   s ta g V out   is   th s u m   o f   th v o ltag e s   in   i n d u c to r   L 1   ,L 2   a n d   th v o lta g ac r o s s   t h ca p ac ito r s   V C1 ,V c2 …. Vcn   a s   s h o w n   i n   Fi g u r 2 .   Mo d I I :   I n   th is   m o d e,   th e   s w itc h e s   T 2 ,T 3 , T n   ar clo s ed   an d   th s w itc h   T is   o p en .   T h d io d es  Da 1 , Da 2 , …D an   a n d   D b1 ,D b2 , . D bn   ar tu r n ed   ON.   At  t h i s   s t ag e,   t h ca p ac ito r s   C n+ 1   an d   t h i n d u cto r s   L 1   a n d   L 2   is   d i s ch ar g in g   a n d   g i v in g   v o ltag V o   w h ic h   is   f ed   to   th p ar allel  ca p ac ito r s   as sh o w n   i n   Fig u r 3 .             Fig u r 2 .   Mo d es  o f   o p e r at io n   ( Mo d e   I )       Fig u r e   3 .   Mo d es  o f   o p e r at io n   ( Mo d e   I I )     4.   DE S I G O F   E NH ANC E Z E T CO NV E R T E R   T h is   s ec tio n   g i v es   th e   d esi g n   o f   i m p o r tan co m p o n e n ts   li k in d u cto r ,   ca p ac ito r   a n d   d io d es  an d   t h e   to tal  v o ltag g ain   [ 9 ] an d   lo s s es  ar ca lcu lated   in   t h is   s ec t i o n .   Fig u r 4   illu s tr ate s   th s t ea d y   s tate  cu r r en w a v e f o r m s   o f   i L1 ,i L2 ,i in ,i cn+ 1 ,i c0   an d   V c0  in   o n s w itch in g   c y cle.   T h ese  ar u s ef u f o r   ca lcu lati n g   th m ai n   p ar am eter s .   C alc u latio n   o f   v o ltag g ai n .   T h av er ag v o ltag es  ac r o s s   t h i n d u cto r   at  th ch ar g in g   an d   d is ch ar g i n g   ti m p er io d   T in   th s tead y   s tate  o p er atio n   w ill b eq u al  to   ze r o .   T h en       ( 1 D ) T T D T 2 S n 1 o 0 0 0 T V L V V C V ( V ) d i           ( 1 )     S c n 1 0 V D   V . D   V   0                ( 2 )     T h o u tp u t V 0   ca n   b w r i tten   a s     in D V s   . V ( 1 D )                 ( 3 )     T h o u tp u t v o lta g o f   en h a n ce d   h ig h   g ai n   co n v er ter   ca n   b ca lcu lated   as       V 0   ( n +1 ) V S                   ( 4 )     w h er n   r ep r esen t s   th n u m b er   o f   ca p ac ito r s .   B y   E q u at io n s   ( 3 )   an d   ( 4 ) ,   th v o ltag g ai n   o f   t h p r o p o s ed   t o p o lo g y   i s   g i v e n   b y            V 0   ( + 1 ) ( 1 ) V in                   ( 5 )     Her    is   th d u t y   r atio   o f   s w itc h e s                       ( 6 )     Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   2 0 8 8 - 8 694   IJ PEDS    Vo l.   8 ,   No .   4 Dec em b er   2 0 1 7   :   1 5 0 3     1 5 1 1   1506       Fig u r e   4 .   W av ef o r m s   o f   p r o p o s ed   en h a n ce d   ze ta       4 . 1 .     Ca lcula t io n o f     I nd uct o a nd   ca pa cit o r   I n   t h is   ch ap ter ,   t h v al u es   o f   in d u cto r s   ( L 1 ,L 2 ,L 3 ,..L n )   an d   ca p ac ito r s   ( C 1 ,C 2 , C n )   ar d er iv ed   to   m i n i m ize  th v o lta g &   c u r r en t r ip p les.  T h ca lcu latio n   o f   in d u cto r   is   d o n b y     i L1 ( t)   1  1    0   + I L 11                 ( 7 )     T h r ip p le  cu r r en t in   th i n d u c to r   L 1     ∆I L1   = I L12   I L 11         ∆I L =   1 V L DT    1 .                                 ( 8 )        Usi n g   t h E q u atio n s   ( 4 )   an d   ( 8 )     ∆I L1   ( + 1 ) 1 V in                     ( 9 )     T h v alu o f   i n d u cto r   ca n   b f o u n d   as      L 1   ( + 1 )  1 . V in                   ( 1 0 )     Si m i lar l y , ∆I L2   = I L 22   I L 21   ( 1 ) 0 2 .               ( 1 1 )     L 2   ( 1 ) 0 . 2                   ( 1 2 )     T o   ca lcu late  th e   v a lu e s   o f   ca p ac ito r s   ( C 1 ,C 2 …C n ) ,   it i s   o b v i o u s   t h at   th e   ca p ac ito r s   ar s er ies t h en   t h c h ar g i n g   cu r r en ts   i n   all  t h ca p ac ito r s   ar eq u al  ie     i c1 = i c2 =…. i cn   - i c    = 0 ( 1 )                                                                                                        ( 13)     b y   k n o w in g   t h v l u es o f   ch ar g in g   cu r r en t s ,   th v o lta g ac r o s s   t h ca p ac ito r s   ca n   b f o u n d .   T h er ef o r     V c1 =V c2 =..=V cn     V cn 1    0    + V cn ( 0 )         Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I J PEDS     I SS N:  2 0 8 8 - 8 694       E n h a n ce d   Zeta   C o n ve r ter fo r   DD  B u s   V o lta g R eg u la tio n   . . .   ( P .   S u r esh )   1507   V cn   1 0 ( 1 )  0      + V cn ( 0 )                         ( 1 4 )     B y   t h ab o v E q u atio n s   it is   n o ted   th at  th v o lta g r ip p les o f   th ca p ac ito r s ,   (V C1 ,V C2 , …V Cn )   ar eq u al  an d   th v al u es o f   ca p ac ito r s   ar f o u n d   u s i n g     ∆V C1 =∆V C2 =∆V Cn 0    ( 1 )                ( 1 5 )     T h en   w h av e,       C 1 =C 2 = …. C n   0  ( 1 )                ( 1 6 )     If     t h ele m e n d esi g n ed   in   t h i s   to p o lo g y   ar co n s id er ed   as  i d ea l,  th en   th e   i n p u c u r r en t s   ( I in )   o f   t h p r o p o s ed   to p o lo g y   i s   g i v e n   b y     I in   ( + 1 )  0 ( 1 )                   ( 1 7 )     Desig n   r ati n g s   o f   s w i tc h es Desig n   o f   s w itc h es  p la y   v ital  r o le  in   th e   co n v er ter s   b ec au s o f   t h co s t.     T h s w itc h es a r T 1 ,T 2 , …T an d   th v o lta g r ati n g s   o f   t h s w itc h e s   ar g iv e n   b y   ( V Ti ).     V Ti  =   n . V in   i=1 , 2 , 3 …n               ( 1 8 )                       V T1  =   n . V in                   ( 1 9 )     B u t f o r   th v o ltag r ati n g   o f   th s w itch   u s ed   i n   Z e ta  co n v er te r   is   g i v en   b y     V n+ 1 +  1 V in                   ( 2 0 )     No w   f r o m   t h E q u atio n s   ( 1 8 ) ,   ( 1 9 )     &   ( 2 0 ) ,   w ca n   g et  t h to tal  v o ltag o f   th p r o p o s ed   to p o lo g y   as     V Ti   + V Ti’   + V n+ 1   ( 2 n   1 +  1 V in             ( 2 1 )     4. 2.      C a lcula t io n o f   L o s s es   I n   all  t h e x is tin g   co n v er ter s ,   th lo s s es   cr ea ted   b y   t h s w i tch es  ar p r ese n t.  W k n o w   t h at  t h er ar t w o   t y p es   o f   lo s s e s   n a m el y   co n d u ctio n   lo s s   an d   s w itc h i n g   lo s s .   Mo r eo v er   o th er   lo s s e s   li k lo s s   i n   d io d es   an d   ca p ac itan ce   l o s s   is   also   th er e.   So   w n ee d   to   ca lcu late  t h to tal  lo s s   ie  co n d u ctio n   lo s s   an d   s w itch in g   lo s s   w h ic h   ar m ai n l y   d ep en d   o n   t h v o lta g v al u e s .     P cs   =V 1 I av   +Rs . I r m s 2                 ( 2 2 )     A d d ed   to   th ab o v lo s s es,  t h e   s w itch in g   lo s s e s   ar   to   b ca l cu lated .   T h lo s s   is   co m p u ted   as     P sw, s   f . [  .   0    .   0             ( 2 3 )       Her V s ,I s   an d   I s   g iv th v alu e   o f   b lo ck ed   v o lag e,   s witch i n g   cu r r en t   d u r in g   f ir s m o d a n d   s w itc h i n g   cu r r en ts   d u r in g   s ec o n d   m o d e.   Usi n g   t h ese  t w o   l o s s es,  th to t al  lo s s   is   ca lc u lated   b y       P sw   = P sw T 1   +P sw , T 1   + 1    = 1             ( 2 4 )     W h er th p ar a m eter s   P s w , T i’ , P s w ,   T 1   an d   1    = 1           ar d en o tin g   th s w itc h in g   lo s s e s   T n   T 1   an d   ch ar g i n g   s w itc h es r esp ec ti v el y .   T h ese  v alu es a r d eter m i n ed   b y     ,  = 1    6  ( 1 )   (t on - t off )                                 ( 2 5 )     P sw ,T 1    2 6  ( 1 )   (t on - t off )                                             ( 2 6 )   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   2 0 8 8 - 8 694   IJ PEDS    Vo l.   8 ,   No .   4 Dec em b er   2 0 1 7   :   1 5 0 3     1 5 1 1   1508   P sw , T 1 ( 1 +  )  6  ( 1 ) 2   (t on - t off )                               ( 2 7 )     T h er ef o r th to tal  lo s s   ( P loss )   is       P loss = P sw P                                                                                                                                   ( 2 8 )       5 .       SI M UL AT I O AN E XP E RIM E NT AL   R E SU L T S   T h F ig u r 5   an d   Fig u r e   6   s h o w   t h s i m u latio n   d iag r a m   an d   its   o u tp u o f   th co n v e n ti o n al  ze ta  co n v er ter .   Her th o u tp u t v o l tag is   b o o s ted   u p   to   2 1 0 f o r   an   in p u t v o lta g o f     2 5 V.         F ig u re   5 .   S im u latio n   d iag ra m   o f   e x isti n g   z e ta co n v e rter                                   F ig u re   6 .     Ex isti n g   z e ta co n v e rter i n   b o o st   m o d e   (v o lt a g e   o u tp u t)       Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I J PEDS     I SS N:  2 0 8 8 - 8 694       E n h a n ce d   Zeta   C o n ve r ter fo r   DD  B u s   V o lta g R eg u la tio n   . . .   ( P .   S u r esh )   1509     Fig u r e   7 .   Si m u latio n   d iag r a m   o f   p r o p o s ed   s y s te m             Fig u r e   8 .   C u r r en t t h r o u g h   t h i n d u cto r   1 ( L 1 ) in   p r o p o s ed   w o r k         Fig u r 9 .   C u r r en t t h r o u g h   i n d u cto r   2 ( L 2 )         Fig u r e   10 .   B lo ck ed   v o ltag es b y   s w itc h   T 1         Fig u r e   11 .   Si m u latio n   r es u lt s   f o r   o u tp u t v o ltag e     T h o u tp u v o ltag o b tain ed   f o r   th ze ta  co n v er ter   [ 7 ]   is   2 1 0   V,   w h er ea s   f o r   th s a m r at in g   f o r   th e   p r o p o s ed   ze ta  co n v er ter   t h o u tp u v o lta g is   2 4 0 V.   So   t h o u tp u v o ltag e   is   in cr ea s e d   b y   3 0 w h ic h   i s   ap p r o x im a tel y   1 3 in cr e m en in   in p u v o ltag e.   T h to tal  lo s s es  f o r   th p o r p o s ed   c o n v er ter   ar 1 0 W   s o   th e   ef f icien c y   o f   th e   co n v er ter   is   9 4 %.  T h u s   t h p r o p o s ed   co n v er ter   ca n   m ai n tai n   t h o u tp u t   v o ltag e   f o r   t h e   lo ad   v ar iatio n   to   1 3 % .   T o   j u s tify   th ad v an tag e s   o f   t h p r o p o s ed   s tr u ct u r e,   t h p er f o r m a n ce   i s   e x p l ain ed   b y   ass u m in g   n =2 .   T h ex p er i m e n tal  s etu p   i s   d o n w h ic h   i s   in d icate d   in   F ig u r 12.   T h p o w er   elec tr o n ics   co m p o n e n t s   u s ed   f o r   th ex p e r i m e n tal  s et u p   is   g iv e n   i n   th T ab le   1.     Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   2 0 8 8 - 8 694   IJ PEDS    Vo l.   8 ,   No .   4 Dec em b er   2 0 1 7   :   1 5 0 3     1 5 1 1   1510       Fig u r 12 .   Har d w ar s et  u p   o f   p r o p o s ed   w o r k         T ab le   1 .   E x p er im e n tal  P ar a m e ter s   C o m p o n e n t   T y p e   Qu a n tit y   I n d u c t o r s   0 . 5 7   mH / 1 0   A   2       C a p a c i t o r s   1 2 . 5   M F D ,   4 4 0   V A C ,   5 0   H z   1   4 7 0 0   µ F ,   1 0 0   W   3   1 0 0   µ F ,   5 0   V   4   M O S F ET   I R 2 5 0   4   P o w e r   D i o d e s   B Y Q 2 8   6       T h p er f o r m a n ce   o f   th e n h an ce d   ze ta  co n v er ter   is   co m p ar ed   [ 7 ] w it h   o th er   co n v er te r s   w h ic h   i s   g iv e n   i n   th T ab le  2 .   Fro m   th e   co m p ar is o n   it  is   e v id en t h at  th co s o f   th p r o p o s ed   co n v er ter   is   lo w ,   n u m b er   if   s w i tch e s   ar less .   A l s o   th v o ltag g ai n   is   h i g h   co m p ar ed   t o   o th er   co n v er ter s .       T ab le  2   C o m p ar is o n   o f   p r o p o s ed   to p o l o g y   w it h   o th er   s i m ilar   to p o lo g ies   Ty p e   o f   t o p o l o g y   M u l t i l e v e l   D C     D C     C o n v e r t e r   S w i t c h e d     C a p a c i t o r   H i g h   v o l t a g e   g a i n   b o o st   c o n v e r t e r   S w i t c h e d   c a p a c i t o r   W i t h   r e d u c e d   n u mb e r   o f   sw i t c h e s   En h a n c e d   z e t a   c o n v e r t e r .   C o st   A v e r a g e   A v e r a g e   H i g h   L o w   O u t p u t   v o l t a g e   N o n   v a r i a b l e   N o n   v a r i a b l e   N o n   v a r i a b l e   V a r i a b l e   S y st e m g a i n   nV in   ( n + 1 ) V in   nV in   ( + 1 ) ( 1 )   V in   M P P T   No   No   No   Y e s   N u mb e r   o f   sw i t c h e s   2n   3n   2n   N + 1   N u mb e r   o f   c a p a c i t o r   n + 1   n   n + 1   n       6 .       CO NCLUS I O N     I n   th i s   w o r k   a n   e n h a n ce d   ze ta  co n v er ter   w a s   p r esen ted .   T h v ar io u s   m o d es  o f   o p er atio n   o f   t h e   p r o p o s ed   s tr u ctu r is   d o n e .   T h o u tp u v o ltag g ai n   o f   t h e   p r o p o s ed   s y te m   d ep icts   t h at  f o r   r ed u ce d   in p u t   v o ltag e   t h o u tp u i s   i n cr ea s ed   b y 1 3 %   th a n   e x i s ti n g   s y s t e m .   So   th e   lo ad   v o lta g ca n   b r eg u lated   f o r   a   v ar iatio n   o f   1 3 %.  T h p r o p o s ed   co n v er ter   h as   v ar io u s   b e n e f its   li k le s s   n u m b er   o f   s w itc h es,  le s s   n u m b er   o f   ca p ac ito r s   an d   less   co s t.       Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I J PEDS     I SS N:  2 0 8 8 - 8 694       E n h a n ce d   Zeta   C o n ve r ter fo r   DD  B u s   V o lta g R eg u la tio n   . . .   ( P .   S u r esh )   1511   RE F E R E NC E S     [1 ]   S a b a h i,   De sig n   o f   n e w   p o w e e lec tro n ic  c o n v e rter  ( P EC)  f o p h o to v o lt a ic  sy ste m a n d   in v e stig a ti o n   o f   sw it c h e c o n tro tec h n iq u e ,   In   Pr o c .   2 8 t h Po we r S y ste m Co n f. ( PS C) ,   p p .   1   - 8 ,   2 0 1 3 .   [2 ]   Y.  Hu a n g ,   M .   S h e n ,   F .   Z.   P e n g ,   a n d   J.  W a n g ,   Z - so u rc e   in v e rter  f o re si d e n ti a p h o t o v o lt a ic  sy ste m s ,   IEE T ra n s   Po we r E lec tro n . ,   v o l.   2 1 ,   n o .   6 ,   p p .   1 7 7 6 1 7 8 2 ,   No v .   2 0 0 6 .   [3 ]   A b d e l - Ra h im ,   O m a r,   M o h a m e d   Ora b i,   Em a d   A b d e lk a ri m ,   M a h ro u A h m e d ,   a n d   M o h a m e d   Z.   Yo u ss e f ,   S w it c h e d   in d u c to b o o st  c o n v e rter  f o P a p p li c a ti o n s,”  In   A p p li e d P o we El e c tro n ics   Co n fer e n c e   a n d   Exp o siti o n   ( AP EC ),   p p . 2 1 0 0 - 2 1 0 6 ,   2 0 1 2 .   [4 ]   C.   Ch u n li u ,   W .   Ch e n g h u a ,   a n d   H.  F e n g ,   Re se a r c h   o f   a n   in terle a v e d   b o o st  c o n v e rter  w it h   f o u in terle a v e d   b o o st   c o n v e rt  c e ll s” ,   Asia   Pa c if ic   Co n f. o n   Po st g ra d u a te  Res e a rc h   i n   M i c ro e lec t ro n ics   &   El e c tro n ics   ( Pri me Asia )   IEE E ,   p p .   3 9 6 3 9 9 ,   2 0 0 9 .   [5 ]   A b u tb u l,   Od e d ,   e a l,   S tep - u p   s w it c h in g - m o d e   c o n v e rter   w it h   h ig h   v o lt a g e   g a in   u sin g   a   s w i tch e d - c a p a c it o r   c ircu it ,   IEE T ra n sa c ti o n s o n   Ci rc u it s a n d   S y ste ms ,   v o l.   5 0 ,   n o . 8 ,   p p .   1 0 9 8 - 1 1 0 2 ,   2 0 0 3 .   [6 ]   Zh a n g ,   F a n ,   L e Du ,   F a n g   Zh e n g     P e n g ,   Zh a o m in g   Qia n ,   " A   n e w   d e sig n   m e th o d   f o h ig h - p o w e h ig h - e f f ici e n c y   sw it c h e d - c a p a c it o d c d c   c o n v e rters "   IEE T ra n sa c ti o n o n   Po we El e c tro n ics ,   v o l.   2 3 ,     n o .   2 ,   p p .   8 3 2 - 8 4 0 ,   2 0 0 8 .   [7 ]   S y e d   Ho ss e in   e a l, De sig n   o f   n e w   e x ten d e d   z e ta co n v e rter w it h   h i g h   v o lt a g e   g a in   f o p h o t o v o lt a ic           a p p li c a ti o n , c o n f e re n c e   o n   p o w e e lec tro n ics ,     2 0 1 6   [8 ]   T h e n m o z h e a l,   F u z z y   lo g ic  c o n tro ll e b a se d   b rid g e les s iso late d   in terle a v e d   z e ta co n v e rter  f o LE D l a m p   d riv e r   a p p li c a ti o n   In ter n a ti o n a l   J o u rn a Of  Po we r E lec tro n ics   An s Dr ive   S y ste ms ,   v o 7 ,   n o   2 ,   2 0 1 6 ,   p p   5 0 9 - 5 2 0 .   [9 ]   G iri sh   G a n e sa n   e a l,   M u lt l e v e DC  DC  c o n v e rter  f o h ig h   g a in   a p p li c a ti o n   In ter n a ti o n a J o u rn a o Po we r   El e c tro n ics   a n d   Dr ive s,v o 3 ,   n o   4 ,   2 0 1 3 , p p   3 6 5 - 3 7 3 .       B I O G RAP H I E S   O F   AUTH O RS            P . SURE SH   o b tain ed   h is   M. E   d eg r ee   f r o m   An n a m alai   Un iv er s it y ,   C h id a m b ar a m   i n   t h e   y ea r   2 0 0 5 .   He   is   r esear ch   s ch o lar   at  St  P eter s   Un i v er s i t y ,   Av ad i,  C h e n n ai.   He  h as   m o r t h a n   te n   y ea r s   o f   teac h in g   ex p er ien ce   in   E n g in ee r i n g   C o lle g a n d   a   lif ti m e   m e m b er   o f   I ST E   an d   I E ANG.   He  h as   p u b lis h ed   s e v e r al  p ap er s   in   t h ar ea   o f   R en e w ab le  E n er g y   S y s te m .   H is   c u r r en tl y   w o r k in g   a s   a n   Ass i s tan P r o f ess o r   i n   S R M   Un i v er s it y ,   C h en n ai,   I n d ia.             Dr. D. K iruba k a ra n   h as  o b tain ed   M. E .   d eg r ee   f r o m   B h ar at h id asa n   Un i v er s it y ,   T r ich y   in   th y ea r   2 0 0 0   an d   P h . D.   d e g r ee   f r o m   An n Un i v er s i t y ,   C h en n ai  i n   th y ea r   2 0 1 0 . His   ar ea   o f   in ter est  i s   I n d u c tio n   H ea tin g   an d   R e n e w ab le  E n er g y   S y s te m .   He  h as  p u b lis h ed   s ev er al  r e s ea r ch   p ap er s   i n   t h e   ar ea   o f   I n d u ctio n   Hea ti n g .   He   h as   m o r th a n   a   d ec ad o f   teac h i n g   ex p er ie n ce .   He  i s   a   lif e   m e m b er   o f   I ST E .   He  i s   cu r r e n tl y   w o r k i n g   a s   a   P r o f ess o r   an d   Hea d   in   th Dep ar t m en t o f   E lectr ical  an d   E lect r o n ics   E n g i n ee r i n g ,   St.J o s ep h s   I n s ti t u te  o f   T ec h n o lo g y ,   C h e n n ai,   I n d ia.                 Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.