In te r n ation a l Jou rn al  o f Po we r  Elec tron ic s an d   D r ive S y stem  (IJ PED S )  V o l.  10, N o.  2, June  2 01 9, pp.  953~ 9 6 0   ISSN: 2088- 8694,  DOI :   10.115 91/ijpeds. v10. i 2. pp 953-960          953     Jou rn a l  h o me pa ge :  ht tp: //i a escore . com / j o u r na l s / i n d e x. p hp/IJ PED S   Efficiency enha ncement of  s olar  PV p o wered  m icro-in t egrated   high freque ncy i s olated vehic le battery  charging converter       Jaw ah ar  M 1 ,  J aya sa n k ar  V 2 , K a rt hik   Kuma r K 3 ,   Ed wa r d  R ajan  S 4   1 , 3 , 4  Dep art m ent   of E lect rical  a n d   E l e c t ron i cs Engi neerin g, Mep co S c h l en k E nginee r i n g   Colleg e,   I nd ia   2  So E C,  Ve l T e c h Ran g arajan Dr.Sagu n t h a l a   R&D Ins t i t u t e   o f   Sci e n ce  an d  T e ch no lo gy,   I nd ia       Art i cl e In fo     ABSTRACT A r tic le hist o r y :   R e ce i v e d  Jul 1,  2018  Re vise d N ov  1 9 ,   201 8   A cc epte d   F eb 20,  2 0 1 9       Th is   P aper  p ro po ses   a  m e th od  to   i m p rove  t he   e ffi c i en cy  o f   c h arg ing  the  bat t ery   us ed  i n   au to nom o u s   elect ric  v ehicl e  po wered   by   f ol d ab l e  r o o f - mo un te d  sola r  ph oto vo lta ic   ( P V )  g e ne ra tion   sy ste m .   Th e   c o nv e nti onal  veh i cl e  batt ery  ch argi ng  ap pl icat ion   f r o m   s o l ar  P V   con s i s t s   o f  a  bo ost   con v ert e r  in   t he  f ro nt end   f o llowed   b y   a  f ul l  bridg e  con vert er  w it h  d i sc r e te   sw it ches.   Here   an   at tem p t   is  m ade  on   t h e  t o t a l   s ch em e  w i th   a  m i cro   in teg r ated  p ack ag e  t o   h ave  bet t er  c o n v e rs io n  effi cien cy  w it h  h i g h   pow er  den s i t y.   T he  t otal   s ystem   is  co n t r oll ed  di g itally   i n co rp orat in g   zero  vo ltag e   transit i on  (ZVT)   in  t he  f ul l  br idge  conv ersi on.   A   t yp ical   s peci f i c a t io n  w i th   a   po wer  l evel   o f   300 -40 0  W   w as  ta r g eted  and  achiev ed.   K eyw ord s :   Di gi t a l   c ont ro l   sc h e me  Mi cro - in t e g r at ed  p ac k a g e   O n -boa rd ba t te r y  cha rger   So lar   PV sy stem s   Z e ro  V o l t a g e  T r a n s iti on  ( Z V T )   Co pyri gh t © 2 019 In stit u t e  of Advanced  En gi neeri n g  an d  S c ien ce.   All  rights   res e rv ed.  Corres pon d i n g  Au th or:   Jawahar  M ,     D epa rtme nt   o f  El e c t rica l   a n d   El ect ro ni c s  Eng in e e ring ,  Me pco  S c hl e n k   En gi neer in g  Col l e g e,  S i v a k asi,  Me pco  En g i ne erin g Co l l e g e  (P O) ,  M e pco  N agar , S ivakas i- 62 6 0 05,   India.   Em ail:  j a w aha r . m @m epcoe ng .ac . in       1.   I N TR OD U C TI O N   I n   r ec ent   ti m e s  o f   r ap i d l y   g r o wi ng   p ower  d e m a n d   a n d   v e r y   s lowl y   im p ro vin g   s up p l yin g   a bil i ty,  there   a r e  m o re  c hance s   o f  p o w e r  ou t a ge  p rese ntly  a n d   z er o  e n erg y  pro duc t i o n   f rom   fossil  fue l s  in  f ut ure .   A l s o ,  m o s t  o f   t h e   r e m o t e  a r e a s  a r e   n o t  c o n n e c t e d  t o   t h e  g r i d   a n d  the y   do  n o t  ha ve  pow er  s up p ly.   T hese  ar eas  ca n  g e nera t e   pow e r   on  the i r   ow n  us in g  r en ew a bl e   res ourc es  suc h   as  s olar   P V  ener gy  system s.  T his   solar  P V ,   if  m ou n t ed   o n  veh i c l es  i t  c a n   p ro duce   its  e ne rgy  ind i gen o u s l y   a n d   p r o v i de d  s t ora g e  s y ste m s  ena b l e   its  u sa ge   at  tim es  o f  de m a nd.  T he  e f f icie nc y  o f   t he  s ola r   P V   energy  s y s te m  ex cl usi v e l y   d e pen d s   o n   t h e  PV  p an el s,  conver t e rs and the  M axi m um  P ower   P oint Tracking sys t em. The ef f i c i e n c y  o f  a  s i n gl e   P V  c el l   i s  v e r y   l o w [ 2 ] .   The   e f fic ie n c y   o f  hard  s w itc hi n g   c o nver ter s  is  l ow .  S o   t he y  ca n   b e  repl ac e d   by   th e   s oft   s wit c hi ng  con v er t e rs  tha t  have   v e r y  l e s s   los se s  a n d  h i gh  e f fic ie n c y .  U s e  of  g oo d  a nd  e f fic ien t  M P P T   a l gori thm   a l s o   impro v e s   t he   s ys tem   effic i e n cy  [ 1].  I t   i s  pos sib l e  t o   ac h i e ve  t h e  m a x i m u m  e f f i c i e n c y  w i t h  a  s i n g l e  s t a g e   con v er sio n .   Y et,  a  tw o   s tag e  c on versi o n  i s   i m p lem ente d   in  t h is  sc hem e  i n  orde r  t o   p ro vi de  t he  i s o la t i o n   betw ee n  the   s ource   an d   t he  l oa d.  H ence ,  a  gal v an ic  i so l a t i o n   b y   m eans   of  h ig h  fr eq u e nc y  tr ans f or m e r  is  pro v i d e d   an d   the   en t i r e  sche m e  is  n o w   m ana ge d  u s i n g  an a l o g   b ase d  c ontr o l  sys t e m s.   T he   p resen t   s ce na ri o  in   D C-D C  C o nv e r ter s   i s  t o   s w i t ch  a t   h i g h   fre q uenc ies,   i n  t h e  range   o f  a   few   MH z,   w i t h  a  s cope   t o  ac h ie v e   h i g h   pow er  dens i ti e s   [ 1].  B oos t   Co n v er te r  is  implem e nte d   in  the  sc hem e  in  orde r  to  b o o st  t h e  vol tage   f rom   t h e  so lar  P V   ene r g y   s ys tem s .  The  b oost  c o nve r t er  w ith  t h e  d u t y   ra t i o,   D   >   0 . 5,  it  pr ov id es  t he  d es ired  v o l t a ge,  tar g et ed  f or   the  a p p lic a tio n   [3].   F ul l  bri dge   c o nver t er   i s   used  as  a   se c o n d   s t age  c o n v e r ter  from   D C  to  A C   w i th  a  f i x ed   du ty  r a ti o   o f   0.5,   s uc h   t h at   i t  c onve rt s  t h e  D C   to  A C   w it h  m i ni m i zed  l osses  thr o ugh   Z VT   s chem e  implem e n te d  i n   P ha se S hifte d  F BC  ope rat i on m ode s [4].  Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                          I S S N: 2 0 8 8 -86 94  I n t   J Po w  Elec  &  Dr i  Sy st,  Vo l. 1 0 ,  No . 2 ,  Ju n e   2 019   :    9 5 3   –  9 60  95 4 H ig h   f r eq u e n c y   tr a nsf o r m er   w hic h   is  use d  f or   g a lva n ic  iso lat i o n   is p r o v id e d   w i th  h ig h er   tur ns  on the   se co ndar y   i n  or de r   t o   m iti g ate  the  c o n sid e r able  lo sses  t hat   occ u r s  duri n g   swi t c h i ng  in   t h e   f ull   bri d g e   c o n v er ter   th o u gh  ZV T  schem e  is  implem en t ed  [ 5 ] .   T he   a n alo g  I C  u se d  h e r e  f or   co n tr ol lin g  the  P W M  pu lses   to  the   MO S F E T's  ins ide  t he  p ac k a ge  i s  U C 3 5 2 6   [ 6]   f or   b oo st  o per a tio n a n d U C 3 8 72 [ 6]   f or   P S F BC   w ith   Z V T   sc h e m e  o per at ion.   T he  e le ctr i c  ve h i c l e   use d   f or   the   s tud y   u ses  72 V  l ead   aci d   ac cu mul a to rs  w h i ch   c on si st   of   12V   ba tter y  eac h  c onne c t e d  i n  ser i es  of  6  n u m be r s   t o  pow e r   t he   veh icle   d u r i ng  a cce ler a tio n  [ 1 ] .         F i gur e  1.   B l oc k  dia gr am   of  pr op osed  s c hem e      2.   FOLDA B LE  S OLAR PV ENE R G Y  S Y STE MS   S o l a r   P V   e ner gy  s y s tem s  a r e   used  t o  co n v e r t   the  tr a p p e d  sola r   l i g h t  i n t o   e l e c t r i c i t y .  P V   c e l l s  a r e  t h e   laye r s   u nde r g o   a  pr oce ss  o f   add i tio n  of   impur i t ies,   u sua l l y   c a l led   d o p i n g  to  m ater i a liz e  a  P- N  ju nc ti on.  A   ve ry  t hin  gr id  ( me t a llic)   is  p l ante d   o n  t h e  t o p  of  the   P V  c e ll   whi c h   f ace s  t h e  su n .   A s   th e  l i ght   i s  in ci d e n t   on  the  s u rfa ce  o f   the  ce ll,  cha r g e  car riers  a r e  gene rate d,   w hic h   o r ig ina t e s   an  elec t r i c   c u r r ent  whe n   t he  ce ll  be com e s  a   par t   o f  a   l oo p  or   i s   c on nec t e d  t o  a   loa d  [ 2] .   A s   t he  e n er g y   of   t he  inc ide n t   p hot o n   b e c o m es  suf f i c ie n t  t o  b r e ak  the  c ova l ent  b o n d   a n d   d eta c h   the  e le ctr o ns  of   t he  s e m ic ond uc t o r ,   c har g e   ca r r ie r s  ar e   ge ner a t e d.   P h o to ns  t ha t  ha ve  low er   e ner g ie s  tha n   t he  e ner g y  ga p   o f   P V   c el l   a r e   no t   of   a ny   u se   a nd   t h e y  h e lp  ge ner a t i n g  no   vo lta ge.   Whe r ea s  P ho t ons   t h a t  have   e ne r gy   sur pa s s ing   t h e  b an d   g ap  c an   p rod u c e   el ect ri ci ty ,  b ut   t h e   en ergy   a sso ci a t ed   w ith   t h e   b and   g a p  i s   onl y   made   u se   of .   The  re ma i n i n g  ene r g y   w ill  be  d i s si pate d  i n   th e  fo rm o f h e at.  The   sin g le   d io de   m ode l  of  a   P V  cell  is   s h o w n  i n   F ig ure   2 .   I t   in c l ude s   a  c ur r e nt  s our ce,   a   dio de ,   i n   pa ral l el  c o nne cted  t o  t h e  c u rre n t   s o u rc e  whic h   repr esen t s   t he  p h o t ocur r e nt ,   a  se r ies  r e s i s tanc e  Rse  a nd  a   pa ral l el r esista nce  R s h.           Figure  2.  Equ iva l e n t circ u i t  o f  P V c e ll               ( 1 )             1    ( 2 )     Where,  I     =   O ut p ut   cur r ent  o f   P V   pane l   ( A )  IP V   =  C u r re n t  g en erat e d  by   t h e PV ce l l   (A )  I d  =   C ur r e nt  t hr o ug h  d i o de   ( A )   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
Int J  P o w   E l e c &  D ri S yst  IS S N :   2088- 86 94       Effic ie nc y  enh ance m e n t o f  so la r PV po were d m i cro-i n teg r ate d  h i g h  fre q u enc y  i s ol a t e d   … ( Jaw ahar  M )   95 5 Ish   =   Cu rren t  th r ou gh  shu nt  res i s t o r (A)   R s e   = S e rie s   R esist a nc e  (R )   Q   = C h ar ge o f th e e l ectro n  (1.6  x  10- 19 C)   K   = B o lt z m a n n c o ns ta n t  ( 1.381  x  10- 23J / K )  T  = Ju nc ti o n  tem per a t u re  ( K)  N  =   Di od e id e a l i ty  f ac to r (1 ~2 )    Th e  po wer  o f  t h e  PV cel l   i s   P =   VI   ( 3 )    Whe r e,   V    =  Ou t pu t   vol t a g e  o f th e   P V p an e l   I   =   O ut p u t   curr ent o f   t he P V pa nel       Ta ble   1.  R e q uir em ent spec i fic ati o n  of  t h e P V  pa n el   Pa r am e t e rs  V al ue s   `R s   0 . 62  Ω    I sc   6. 98  A   R sh   250. 5 7  Ω   V oc   49. 87  V   N  1. 3      Tab l e  1   show s  the   para me ter s   f or  t he  S ol a r   P V   pane l .   F rom  t h e   s pec i f i c at i o n s   t he   ex p er i m en ta l   opera tio n  has  been   d o n e.   T he   p ow er  r a t i n g  and   t h e   ma xi m u m   v o l t a g e   o f  t h e  so l a r  PV  pa n el  has   s ho wn   i n  t he  Tab le  2.   U si ng   the  P V   c el l  p ow er  ( 3),  the  ra tin g  of  t he  m odule   is  p ro po se d.  Ta b l e   2   d em on s t ra t e s  the   MP P T  rati ng  of  t he  P V   pa nel.  H e r e,   f or   t r ack in g   m axim u m   po w e r  fr om  t he  P V   pa nel,  t he   p e r tur b   a nd  o b se rve   me tho d   i s imp l em ente d .       Tab le 2.  MP P T r atin gs  o f t h e   P V  pane l  Pa r a m e t e rs  V alue s   P ma x   372W       I mp p   6. 55A   V mpp   41. 58V       3.   P R O P OS ED   P O W ER   C I R C U I T  D E S I G N   3.1.    Prop ose d   S ola r  P V   Based   micr o- in te grate d   con ve rte r    Clos i ng  t h e   s w i tc h   w hi c h   is  usua l ly  a n   e le ctr o n ic  de v ic e   (MO S F E T)  tha t  o p er ate s   i n  t w o  sta te s :  Whe n   t he  s w i tc h  i s   O N   for  a   tim e  d u rat i on  D T   ( D   is  t he  d uty  ra t i o ),   t he   s w itc h  c o n d u ct s  the  ind u c t or  c urrent   and  t h e  d i o d e   bec o me s  re v e rse  bi a s ed.  Th i s   r esul t s   i n  a  p o s iti v e  vo l t a g e   a c r o ss  th e   i n du c t o r .  Th e  vi rtu e s  of  lo ssle ss  tran si t i o n s  u s i n g  Z er o   V ol ta ge   S w i t c h i n g   t ec h n i que s  ha ve   a lrea dy  be e n   t r a d iti ona l  in   pow e r   ma nage me nt  a pp l i c at i o n s.   E f f ec t s   o f  t h e   p ara sitic  c irc u it   elem e nt s  a r e   u s e d   a dv a n t a g e ou sly   to   a s s i s t   th e  resona nt  t ran s i t i o ns  a s  o p p o s ed  t o   b e i n g   d i ssipa ti ve  s nu b b ed.  T hi s  re so na n t   ta nk  f unc tio ns  t o  p os i t i on  z e ro   vo lta ge   a c r oss   the   sw i tc h in g   de vice   p rior  t o  tur n - on,  e l i m i na ti ng   a ny   pow e r   loss  du e  t o   th e  s imul tane o u s   over la p   o f  sw i tch   c urren t  a n d   v o lta ge  a t   e ac h   trans iti on.   H ig h  fre que n c y  c o n v erter s   opera t i n g   fro m  hig h   vo lta ge i n p u t s ource s sta n d to  g a i n s i gn ific a n t impr ovem e n t s i n  efficie n c y   w ith t his  proc e d u r e.   Ra ther  t h a n   dr i v i ng   bo t h  of  the   dia g o nal   f u ll   br id ge  s w i t c hes  t oge the r ,  a  p u rp osef ul  d e l ay   w i ll  be  in t r od uc ed  b e t w ee n   the i r   t urn - on  c o mm ands   w ith  the  P ha s e  S hifte d   app r o a c h .  Th i s   d ela y   w ill   b e  adj u s t ed   b y   t h e   vo lt ag e  loop   of   th e   c o nt rol   c i rcui t ,   a n d   in  e f f ect   r esul t s   a s   a   phase   s h ift be t w e e n  the  tw o  dri ve  s ig na ls. The   effec t i v e  dut y  ra tio  is  e x cl usi v e ly  t o   th is  P h ase   S h i f te d  te c h n i que   [ 4] ,  tw o  of  the   s w itc he s  i n   s eries   w it h   the   trans f or me r  ca n  be  O N ,   y e t  the  a ppl ie d  v o l ta g e  to  t he  tran s for m e r   i s  ze ro.  These   a r e  not   d i a gona l  sw i t c h es  o f  the   f u ll   b r i d g e   co nver t e r ,   bu t  e i ther  t h e   tw o   u p p er   o r  t w o  lo w e r  sw itc he s.  I n  t h i s   m ode   t he   t ra n s f o rme r   prima r y  is  esse nt ia ll y  shor t   c ir cui ted  a nd  c l a m pe d  t o   the   r espe c tive   in pu t  ra i l .   Prim a r y  curre nt  i s  m a in t a ine d   at  its   p re vi ou s  sta t e  since   t h ere   is  n o   v o lta ge   ava ila b l e  f o r  r e s et  t o   ta ke   p l ace .  This  d e a d   b a nd  fills  t he  v o i d   betw ee n  the  re son a n t   tra ns i t i ons  an d   pow er   t r ans fer   mode s  o f   t h e   co nv ersi o n   c y cl e .   S w i t c h e s  can   b e   hel d  in   th i s   s tate  f or  a   c erta in  p e r i o d  of  t ime   w h ic h  corr espo n d s  t o   t h e   requ ire d   o ff  tim e  for   t h a t   p ar t i c u la r  sw i t c h in g  c y cl e.      Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                          I S S N: 2 0 8 8 -86 94  I n t   J Po w  Elec  &  Dr i  Sy st,  Vo l. 1 0 ,  No . 2 ,  Ju n e   2 019   :    9 5 3   –  9 60  95 6     F igur e  3.   O pen   loo p   a na ly si s  of  t he  p r o po se d  sys tem       Table  3 . Desi g n   Para meters  P a ra m e te rs   V a l u e s   Inp ut  Vol t a g e   44. 6V  O u tput  D C   V o lta g e   72V  Ra t e d  P ow e r   350W  Sw i c hing  Fre que n cy  5 0kH z ,  100kH z   B oost  Induc t o r   (L b )   0. 46m H   B oost  C a p a cit o r  (C b )  6. 8µF  T r a nsfor m a tion Ra tio  1   Ind u c tive   f i lt e r  (L f )  1 m H   Ca p a c itiv e   f i lt e r  (C f )   100  µF   Ba tt e r y  12V ,7A h          F igur e  4.   Cl o se d  lo o p   a nal y s i s   of  the  p r o p o se d  sys tem       The s e  ar e  no t  dia g ona l  sw i tc h es  o f   the   f u l l  b r i dge  c on ve r t er ,   b ut  e i t her   t he   t w o  up p e r   or   t w o  l ow e r   sw itc hes.   I n  th is  m ode  the   tr a nsf o r m e r   p r ima r y   i s  essen t ial ly  s ho rt   c i r c u it ed   a nd   c l a mp ed   t o   th e  resp e c tiv e  in p u t  ra il.   P r i m ar y   cur rent  i s  m ainta i n ed  a t  i t s  prev i ous  s tate   s i n ce   t here   i s  no  vo l t age   avai lab l e  for  r eset  t o   take   p lac e .   T h i s   dea d  ba nd   f i lls  t he   v o i d   be tw e e n  the   r e s ona n t   tr ans i t i o n s   an d   p ow e r   tr a nsfer   m o des  of   t he   c o n v ersi o n   c y cle.   S w it c h es  can  b e  he ld  in   th i s   s ta te  f or  a  ce r t ai n  pe r i o d   o f   t ime   w hic h   c or r e sp o n d s   t o  t h e   r e qu ired  o ff  t i m e  for  t h a t   p ar t i c u la r switc hi ng c y c l e.    T h e  op en  l oo p  s i mul a t i on   anal ysi s   of  th e   pro po s e d  s ch eme  i s   s ho wn  i n  F i g u r e   3   and   cl os ed  l oo p  sim u la ti on  a n a ly s i s   s h o w n   i n   F igur e   4  is  p e r for m ed  u sin g   the   a n a l og   I C ’ s-UC 3 5 2 6   a nd  UC 38 72 .  B a sed   on  the  d e s i g n   p a r am ete r   in  Tab l e  3,   the  c lose d  l o op  a n a lys i s   im p l e m e nte d   u si ng   t he   a na lo g  I C ,   w h ich  pr ov i d es   be tte r  a cc u r acy  f or  t he  c on v erter   s che m e   i s   t o  o p e r ate   at   d es ir e d   g a t i n g  p ul s e.  T h e   s w i t c hi ng   fre qu en cy   50  Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n t   J  P o w   Elec  &  D r i   S y st   I S S N :  2088- 86 94       Ef fi c ie n cy  enh anc em e n t  o f   so l a r  PV po were d   m i c r o- i n t e g r ate d  h ig h  fre q u enc y is ol a t e d   … ( Jawa har  M )   95 7 kH z   is  u se d  at   b o o st   s tag e   an d   1 00  kH z   is  u se d   at  p hase  s hi f ted   c on ver s i on  s t a ge  to  i mpr o v e   t he  e ff ic ienc y.   H e nce ,   t he  o p e n  l o op  ha s  g i ve n  a n  e f f i c i e nc y   of  8 3. 52 %   w he r e a s   w ith  c om b i ne d  c l o s e d  l o op  co nver t e r   tes t ing , th e  efficien c y  h as  i mpro v e d   to  87 . 34%.       4.   RESU L T S  A ND  PE RFORMA NCE  AN A LYS I S  4 . 1 .   Need fo r   p a c k a g e d  sw itch es f o r  efficiency   i mpro v e ments  The   sw i tc h e s ,   mode lle d  as  p ac kage   ( M icr ose m i  pac k a g e  –  A P TC6 0 H M 7BT3G )   h e l ps   to   im pr o v e   t h e   p o w e r  d e n s i t i e s  a s  t h e  v o l u m e  p e r  a r e a  l o s s  a r e  r e d u c e d .  T h e  pac k age d   s w i tc he s  aids  in  the   com p a ct  de sig n   o f   the  pow er   b oar d s,   h enc e  t he   s pac e   r equ ir em ent  a nd  t h e rm al  d e s i g n   c o nstra i n t s  ar e  com p ara tive l y  less  tha n   t he  co nve n ti ona l  desi gn.     4. 2.     C l ose d   l o op   p e r f orman c e   an a l ys is  of   t h e p r op ose d   s yst e m  I n  or de r   t o  im p r ove  t he  a cc ur ac y  a nd  m a ke   a dap t   t he   s y s te m   to  d yn a m i c   c o ndi t i o ns  on   v a r yi ng   s ol ar   pow e r   a n d   loa d  r e q u i r em en ts,   t h e  cl ose d - lo o p   co n tr o l  of  the   co n v e rte r   i s  do n e   u si ng   U C 352 6[ 5]   a n d  UC3 8 7 2 [ 6]  I C's  for  th e  Boos t   and  PS FBC   wi t h   ZVT  s ch e m e   implem en te d.   T he   f u nc t i ona l i t y   o f  t he  anal o g  I C 's  i s  m ode le d  a s   a   ph ysi c a l   c om p one n t   f or   s imula tio n.   T he   C om b i ne d   B o os t  and  th e  P S F B C   c on ver t e r   sim u la ti on   i s  in     F ig u r e  4   an d   F i g ur e  5.   T h is  com b ine d   c o nve r ter   w i l l  be   r e p la ce d   w it h  M i cr ose m i  pa ckage - AP TC6 0 H M 7 B T 3 G,  i nste a d   o f  t h e  d i sc re t e   s witc hes  in  o rder   t o  im p r o ve  t he  e ff ic i e n c y  an d  p ow e r   de n s it y  w h i le  r ealiz i n g   as  the  p r o t o ty pe.   The  simu la ti o n   i s  de ve l o p ed  i n  P O WER  S I M  w h ich  is  an  ele c tr o nic  c ir c u it   sim u la ti on  so f t w a r e  p ac k a ge.           (a)      (b )     Fi g u re  5 .   ( a )  O u t p u t   v o l t a g e  w av e f o r m   ( b )   O u t p u t  c u r r e n t  w a v ef o rm      To  e va l u a te  the   per f or ma nc e  of   the  p r o p o se d  sys tem ,   the  r esu lt s   o bt aine d  fr om  di gi t a l   c on tr o l   sch e me   i s   comp are d   w i t h   th e  an alo g   IC   s ch eme.  T h e   c o m p a ri so n   o f   t h e   out put   vo lta g e   w av e f o r m  cl ea rly  r e vea l s tha t  f or   c lose d  lo o p   a n a ly si s us i n g th e  a n al o g   c o n t r o l   sc he me   g i v e s   a  m a x i m um   e ff icie n c y  o f   8 7 . 34% .   Where a s  t h e  di gita l   c o n t r o l   sc hem e   i mpr o ve s  t h e  e ffic i enc y   o f  c o nver s io n  by   i ncr e asi n g  the   ac cur a c y   w hi c h   r e sults  a r o u nd  90. 7 8 %  a s   s h o w n  in  T a b l e   4   a nd  T a ble  5.   Ta b le  4.   P e r f o r m ance   inv est ig a tio n  of  d i g i t a lly  co n tr o ll e d   o pen   l oop  pr op o s ed  s ys tem   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                          I S S N: 2 0 8 8 -86 94  I n t   J Po w  Elec  &  Dr i  Sy st,  Vo l. 1 0 ,  No . 2 ,  Ju n e   2 019   :    9 5 3   –  9 60  95 8 Inp u t    Volta g e   (V)  In p u t     Cu r r e n t  (A)  Inp u t    Pow e r   (W)  O utput   V o l t ag e  (V )   O u tput    C u rre nt  (A )   O u tput  Pow e r   (W )  Dut y   Ra tio   (D)   E f f i ci en c y   (% )   44. 6   8. 67   386. 6   52. 70   5. 76   303. 57   0. 153  78. 56  44. 6   8. 67   386. 6   57. 41   5. 41   310. 05   0. 206  80. 21  44. 6   8. 67   386. 6   75. 03   4. 72   315. 15   0. 239  81. 52      Ta b l e 5.  P e rform ance  inv est i g a tio n  of d i g i t a lly  c o n t ro ll e d  cl o s e d   loo p  pr op ose d   s yst e m   Inp u t    Volta g e   (V)  In p u t     Cu r r e n t  (A)  Inp u t    Pow e r   (W)  O utput   V o l t ag e  (V )   O u tput    C u rre nt  (A )   O u tput  Pow e r   (W )  Dut y   Ra tio   (D)   E f f i ci en c y   (% )   44. 6   8. 67   386. 6   66. 71   5. 11   338. 66   0. 153  87. 16  44. 6   8. 67   386. 6   71. 49   4. 77   341. 01   0. 206  88. 21  44. 6   8. 67   386. 6   77. 64   4. 52   350. 95   0. 239  90. 78      Th e  ZVT  sch e me   i mp l e me nte d   i n  th e   p r opo s e d   ph a s e  shi f t e d   f ull   b r i dg e  co nver te r   is  show n  in   t h e   F ig u r e  6 .   F r om  t he  g r a ph,   I t  is  ev ide n t  t ha t  t h e  sc he me   h e l ps  i n   the   m i n i m i za tio n  of  t h e   p o w er   l os s  ha ppe ne d  dur in g  t he  c on ver si on  pr oce s s  w i t h  a n   i m p r ove d  e f f i c i e n cy  c om pa r e d   to   c onv e nti on al  s wi t c h i ng   s t r at egy .   F r om   F igur e  7,   t he   g al va nic   i s o l a t e d  ou t p ut  of  t he  c onve r t e r   a l o n g  t h e   non -syn c h r o ni zed   r ec ti f i e r   i s  de p i cted  a nd  he nce   it  r e veal s  wi t h   m i n imize d   d ist o r tio n  tha t  a ide d   in   t h e  r e d u c tion  o f   the   f i lte r   r equir e me nts .   T he   M icr o- sem i   p ac kage  b a s ed  co nver te r   h a r dw ar e  se t up  is  s h o w n  in  t he  F igur e   8.          (a)      (b )    F i gur e   6.   ( a )   Z V T   on  a nd  o f f   c har a c ter i s i t i c s   ( b)  L eft  and  r i gh t  l e g trans i s i t o n  in  PSFBC          F i gur e  7.   O ut p ut  v olta ge   o f  the   tr a nsf or m e r  a nd  r e c tif ie r   of   t h e   p r op o s e d  sch eme  Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n t   J  P o w   Elec  &  D r i   S y st   I S S N :  2088- 86 94       Ef fi c ie n cy  enh anc em e n t  o f   so l a r  PV po were d   m i c r o- i n t e g r ate d  h ig h  fre q u enc y is ol a t e d   … ( Jawa har  M )   95 9   F i gur e  8.   H a r d w a r e  se tup  of  t he   di g it a l l y  c o ntr ol l e d  pr op os ed  s yste m      5.   CONCLUSION   In   th i s  p a p e r,  a   P V  i n t e rfa c e   b a s ed   m i c ro   i nt eg rat e d   p ack ag ed   c on ve rt er  c o n c e p t   fo r  e l ect ri c  v e hi cle  ba tte r y   char g i n g   ha s  bee n   p r opose d .   U t il iz in g  the   mic r o  in te gr a t ed   p a ck ag e ,   in s t e ad   th e   d isc r et e  swi t ch es,  ai ds  in   th e  i m pro v e me nt   o f   th e  e f fi c i en cy   o f   t h e   sol a r  p o w er  c o n v ersi on   f or  e l e ct ri c  v ehi cl e   b att e r y   c h arg ing ,   he nce   t h e  p o w e r   d ens ity  c an  b e  im prov ed  b y   o p er at ing   t h e  c o nv e r ter   i n  hi g h  fr e que nc y.   W ith   f ur t he r   im pr o vem ent s   i n   pr ov i din g  the   e ffe c t ive   MP P T   f or   s o l ar   c on ve r s i on s  and   d i git i z ed   c on t r o l   s che m e   fo r  th e   pr opose d   m od el  w ou l d   r ea p  a   fur the r   mor e   incr e a s e   i n   e f f i c i e n cy .   N e gle cti ng  t h e  u n d e si r ab le  losses   in  t h e   c on ver ter   i s   a   k e y  s olu t i o n  fo r   the  e n ha nce m ent  of   e f f i c i e ncy  a nd  e f fe c tive   p ow e r   de nsit y  co u l d  b e   a c hie v e d   sim u lta ne ousl y   w i th  thi s   p r o p o se d  appr oac h .     B a se d  o n   a na l y sis,   the  c on tr ol  p a r am ete r s  ha ve  b ee n  des ig n e d   to   g uar a ntee  de tec ti o n  tim e  an d   m ainta i n   t he   s ys t e m  ef fic ie n c y .   A   pr oto t y p e  co nver te r   is  un der   imple m entat i o n  t o   v erify  the   s im u l a tio n   r e sults  i m p le me nt e d   a nd  its  e xp e r ime n ta l  resu lts  h a v e  ve r i fi e d   t h e  f e asi b ili t y   o f  t h e  co nv e r t e r.  T h i s  st udy  sho u l d  be   he l p f u l   t o  im p l e m e nt  hi g h  e f f ic i e ncy  a nd  lon g  l i f e t i m e  guar a n tee d  P V   in ter f a c e   c on ver t e r s   w i th   m ini m i ze d lo sse s.  I n  a d d i t i on,  the  e x p er im en tal r es u l t s  hav e  sh ow e d tha t  t h e pr op ose d  c on ver t er   pa c kage   aid s   ba tte r y  c har gi n g  w i t h  l ow   E MI   a nd  EMC   pr o blem s   d ur in g  p ow e r   c o n ve r s io ns.       ACKNOWLEDGE ME N T S    The  a u t h or s  e xpr ess   t h e ir   gr a t i t ude   to   D r .   S . A r ivazha g an ,   P r inc ipa l,   Me pco   S c hl en k  En gine er i n g   C o l l e g e,  S iva k a s i,   f or  p ro v i d i ng   t he   s t a te  o f  the   ar t  la b o rat o r y   f a ci lit i es  in   t h e  D ep a r t m e n t  of   E l ect ri cal   an d   Elec tr on ics  En gi neer in g  a n d  als o   S hr i .   V . C ha ndr aseka r ,   S cie nt is t   –   F/ Asso ci a t e  Di re ct or,  Po we r  E l ec tro n i c s  G r oup,   C e ntr e   for   D e vel o p m e nt  o f   A dva nce d  C om pu ti ng,   T h i r u va na n tha pur am ,   Gov t .   of   I n d i a ,   f or   h is  sus t ena n c e   f ro m   the  com m e n cem ent  of t he  r e s e a rc h wor k   till t h e   com p le tion .      REFERE NC E S     [1]   Chin g-M i ng   L a i ,  Yu-Hue i  Ch e n g ,  M in g-Hu a   Hsie h ,  Y u a n   Chi h   L in ,  " D e v e lo pme n t   o f  a   B i d ir e c t io na l   D C /D C   Co nvert er  with   Du a l-Batt ery  E n erg y   S to rage  f or  Hy b rid  El ectric  Veh i cle  S y st e m ,"   I EE E  Tran s .  on Vehicular   T ech nol og y , vo l . 6 7, pp .   1 0 3 6   -   5 2 , 2 01 8.   [2]   N a vid   S h afiei,  M arti n  Ord o n ez,  M oh a mme d  Al i  S a ke t  To k a ld a ni,  S e yed   Ali  Arefif ar,  " P V   Bat t ery   Ch arger   Us in g   an   L 3 C   R eso n ant  Conv erter  fo r  E l ect ric  V e hi c l e  A p p l i catio n s ,"  I EEE Trans .  on Tr anspor t a tion   E l ect rifi cation ,  vo l.   4 ,   pp .   1 08 -12 1, 2 01 8.   [3]   Ro uzbeh   Re za  Ah rabi ,   H o s s ei n   Ard i ,  M ahd i  Elm i ,   Ali  Aj am i,   "A  No v e l  S t e p -u p  Mul t i i n p u t   D C - DC  C on ve rte r   f o r   E l ectri c Veh i c l e Ap plicati on,"  IEE E  Tr an s.  on Power Electr onics ,   v ol. 3 2,  pp .  35 4 9 - 45 61 , 20 1 7 .   [4]   A.S . Samo sir ,   Ta u fiq,  A .J.Sh aafie,  A.H.M . Yatim,  " S imu lat i o n  a n d   Im pl e m ent atio n  o f   I nterleav e d   B oo st   D C-DC  Co nvert er  f or  F uel  Cell  Appli cati o n , "   In ter n a t ion a l  Jou r nal  o f  Po we r Electr o n i cs  an d  D r i ves S y st em ,  v o l .  1 ,     pp . 16 8 -1 74 ,   2 0 11 .   [5]   N i khil  Jai n ,   P r a v een  K .J ain  an d   Geza  J oos ,  “A   Z ero   Volt a g e  Tran siti on   B oost  Co nv erter    E m p l oying   a  S oft  Swi t ching    A uxiliay  C i rcuit  W i t h   R educed  C o n ducti o n  Losses ,”  i n   IEEE Tr a n sacti ons on Power E l ectr onics ,  v o l . 19,   no. 1 ,   J a nuary   2 0 0 4 .   [6]   T I  a pplicat ion  note:   Digi t a l l y   Controll ed  H V  So lar  MP PT   D C-DC  C on v e rt e r   U si ng   C 200 0™  P iccol o ™  M i c r o c on tro l l e r  by   T ex as  I n s trum ent s ,   U S A ,   2004 .     Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                          I S S N: 2 0 8 8 -86 94  I n t   J Po w  Elec  &  Dr i  Sy st,  Vo l. 1 0 ,  No . 2 ,  Ju n e   2 019   :    9 5 3   –  9 60  96 0 BIOGRAPHI E S  OF  AUT HORS      Ja wa ha r  M  is  a n Ass i s t a n t Pro f e s s o r in th e  Dep artm ent   of  Elect r ical  and  El ectro nics  En g i n eeri n g ,   M e pco  S c hlen k  Eng i n eerin g  Coll ege,  S ivak asi ,   s in ce  Ju ne  2 01 6.  H e  h o l d s   BE  ( EEE)  an d  ME  (P ower  E l ectro n i cs  a nd  D r ives )  f r om   t he  F acul t y   o f   E lectri cal  E ng in e e r ing ,   A n n a   U nive rsity ,   Ch e n na i  wi th   a   G o l d  Me d a l  a n d  a   Un iv e r si ty   R a n k  in  2 01 2  a n d   20 1 6  res p e c ti vel y .   H e   h a s   wo rked  a s  an  Ass oci a te  S o f tw are  En gi neer  a t  Acc e nt ure,  I nd ia  f r o m   2 012   –   1 4  an d  als o   i n t erned  at  E l ectrical   S erv i ces  Gro up ,  IG CAR,   K a l pak k am ,  Go vt.  o f   I n d ia  a n d  P o w e r  E l e c t r o n i c s  Gro up,  C-DAC,   T h iru v an ant h apu r am ,   G o v t .   o f   I ndia  in   2 011 -12   an d  20 15-1 6  resp ect iv ely .   H e  i s   t h e   recipi ent   o f   r ese a rch   f e l l ow ship   f rom  th e  In di an   I nst i t u t e   o f  T e c hn olog y   De lh i,  N e w   D e l hi  i n  2 0 1 7 .  H e  h a s  a u t h o r e d  a n d  p u b l i s h e d  1 1   r e s e a r c h  a r t i c l e s  i n  r e p uted   i n t ern a ti on al   a nd   n atio nal  jo urnal s / c on f e re n ces.   He i s t h e  Lif e  M em b e r, ISTE   and   M e m b er,  I EEE ,  IAENG.         Jay asank ar  V   i s  th e  P r o f ess o r  an d  D ea n   i n   th e  Sch o o l   o f   Elect ri cal   and  Co m m un i cati o n  Engineering ,   V e l   T ech  R angarajan  Dr.Sagunt h al a  R&D  Institute  o f   S cien ce  a n d   Tech no lo gy,  Av adi,   C h e n n ai ,  s i n ce  J u l y   201 7 .   H e  ho lds  BE  ( EEE )   f ro m  Go vern m ent  Co llege  o f  Technology,   Coi mb a to re  i n  197 9  a n d  M E   ( Hig h   V oltag e   E n g ineeri n g )   a nd   P hD  ( E lect ri cal  E ngin eerin g)  fro m  th e  F acu lty   o f   El ectrical   E ngin eering ,   An n a  Un ivers i t y ,  Ch ennai   i n   19 95   a n d   2 0 11  re sp e c t ive l y.   He  h as  s e r v ed  i n   v ario us  p os it io ns   f rom   No vem b er  198 6  an d  ret i r e d  a s  a  S e n i o r  P r o f e s s o r  a n d   Head  i n  th e  Dep a rt m e nt   o f   Electrical   a n d   E lectro ni cs  E n g i n eerin g ,   M ep co  S chl en k   E ng ineeri n g  Col l ege,   S iv akasi.  E arlier,  h e  w a s  emp l o y ed   a s  an  As s istan t   E n g in e e r,   T NE B  f o r  7  years.   H e   has   aut hored   and  p ubl is hed   f i n ite  arti cles   i n   r eputed   i nt ernati on al   a nd   n ati o n a l  jo urn a ls /conf erences .  He  h as  s u ccess f ull y   com p l e t ed   4   s po ns ored  r esearch   f un ded   p r oj e ct s  as  P rin c ipal   I n v es ti gato r  and  as   Co-Princ i pal   Inves t i g at or  f ro m  IGCA R,   N POL,  A IC T E -R PS,  R uT A G -IIT   M adras .   H e  i s  the L ife Me m b e r, IS TE and   I E  (I) .        Ka rthik  Ku ma r  K  is  a   P G  sc ho la r  in  t he  D epartm en t  of  E lect ric a l   a n d   E lectro nics  E n g i n eeri ng,  M e pco  S c h l enk   En gin eerin g  Col l eg e,  S iv a k asi.  He  h o ld s  BE  ( E E E )   f r o m   M ep co  S chl enk   En gin eerin g  Co l l eg e ,   S i v ak asi  i n   2 0 1 7 .   H i s   r esear ch  i nteres t  in clu d es  p o w er  e l ectron i cs  con v erters   f or  e l ectric  vehi cle   ap pl icati o n .   H e  has   pub lish e d  2   r esearch  a rt icl e s  i n   a n  international conf eren ce / jo urnals .        Ed ward  R ajan   S   i s   a  S e nio r   P ro f e sso r   i n  the  D e part men t   o f   El ect rical   a nd  E l e c t ronic s   En gin eerin g ,   M epco   S chlen k   E ngi neeri ng  College,   S i v a kas i ,   s i n c e   1 99 6.   H e  hol ds  B E  (ICE)   f r o m   M ad urai  K am araj  U ni vers ity ,   M ad urai  i n  19 91   a nd   M E  (Elect r ical   E n g i n eerin g)  from   Jad a vup ur  Un i versit y ,   Kolk a ta  i n   1 9 9 6   a nd  P h D   (Elect rical  E ngi n eeri ng)  f rom  th e  F aculty   o f   El ec t r ical   E n g i n eerin g,   M adurai  K am araj   U nivers it y,  M ad urai   i n   20 06 .   He  i s  recogn ized   as  an   app r oved   rese ar ch  s up ervi sor  f o r  gu idin g  P h . D .   b y   A nn a  Uni v ers i ty ,  Che n na i.  P re se ntly ,   un de r   hi s  su perv ision ,   f ou r  sch o lars   a re  purs u i n g  thei r  Ph.D.  and  sev en   s ch olars   hav e  co m pl e t ed   t hei r   P h .D  u n d er  A n n a  Un ivers i t y ,  Chenn a i.  He  h a s   pu blis hed   47  resear ch   p apers   in   t h e   r epu t ed  Int e rn ati o n a l  Journ a ls .  His  m a in  r esearch  i nt ere s ts   i n c lud e   R en ewab le  p ower  g enerati o n ,   P ow e r   con v erters ,   M odeli ng  &  Sim u latio n  of   I nst r um e n tation   sy st ems,  M edi cal  I m age  P ro cess i ng   and  Bio - m e dical   i nstrum en tati on .   H e   i s  a  Lif e   M e m ber  in   I n d ian   So ci et y  f o r  T echni cal  E du cati o n  and   als o  a F ellow M e m b e r  in The  Ins t i t utio n  o f   E ng ineers   (Ind i a ).                              Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.