In te r n ation a l Jou rn al  o f Po we Elec tron ic s an d   D r ive S y stem  (IJ PED S V o l.  10, N o.  3, S ep 2019,  pp.  1 5 1 0 ~1 5 1 9   ISSN: 2088- 8694,  DOI :   10.11591 /ijpeds. v10. i 3.pp1510-1519          1510     Jou rn a l  h o me pa ge :  ht tp: //i a e score . com / j o u r na l s / i n d e x . p hp/IJ PED S   Review  o f AC-DC power electro nic co nverter topolo gies for  power factor correctio     R. S as ik al a 1 , R . S eyezhai 2   1 Dep a rtm e nt of Elect rical  and  Elect ron i cs  En g i n e e rin g Research  S c h o l a r, S ath y ab ama  Uni v ersit y   2 Depar t m e nt of EEE ,  Associat e Prof essor, SSN Coll e ge of Eng i neer ing      Art i cl e In fo     ABSTRACT A r tic le hist o r y :   R e c e i v e d  No v   2 1 ,  2 018  Re vise d Mar   1,  201 9   Ac ce p t ed  Ap r   2 8 ,  2 019      Increas ed  h arm o ni con t ent   and   l o pow er  f actor  i n   po wer  s y stem caused  by   p o w er  c o nve rt ers  h a ve  b een   o f   g r eat  c on cern.  T o v erco me  t hi s,   s everal   con v ert e to po logies   e m p loyin g   a dv a n c e sem i c o nd uct o d e vi ces  a n d   c ont ro l   sch e m e have  b e e n   p r op osed .   The  aim   of   t h i s   p a per  is   t id e n ti f y   l o w   co st,  sm all  size,  e fficien an reli a b l e   ac  to   d co nv erter  t o   m e e t he  i np u t   perf o r man ce  i ndex  of   u n i nterru pted   pow er  s up ply.   I t h is   p aper,   c o m paris on  bet w een  t h r ee  con v ert e rs  n am ely  AC-DC  Cuk   rectif ier,  F ly  b ack   c on vert er  &   Int e rleaved   S E P IC  c on vert er  h av b e en  c arri ed  o u t F o th abo v con v e rters   bo th   b rid g ed   a n d   b rid g el ess  t opol og ies  h a ve  b e e n   anal ys e d .   The  wo rki ng  of  all   the  t h ree  ty pes   o f   c onv erter  has   been   i llust ra ted   w i t h   r ele v a nt   w avef orms  f o l l owed  b t h sim u la t i o n   r esu l ts.  Co m p aris on   o f   th three  co n ve rte r ha ve  been   d o n e   b ase d   o n   th p a ram e t e rs   n amel Dis p l acemen Fact or,  S upp ly  P o w e r F actor&  s u p p l y  T HD. Th e  resu l t s   a re  v erified.   K eyw ord s :   Br idge l e ss S E P I C U K, FLYBACK  Displa cem en Fac t o r   Interleaved  S E P IC   LED  P o w e r F a c t or  correc tion   SEPIC   Co pyri gh t © 2 019 In stit u t 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:   R .  S asikala,    D e pa rtme nt   o El e c t rica l   and  El ect ro ni c s  Eng in e e ring   R e sear ch S cho l ar , Sathya ba ma  Univer s i t y Em ail:  sa si . p e d @gm a i l .com       1.   I N TR OD U C TI O N   To  g e t   u n i t y   p o w er  f ac tor  a n d   red u ce t o ta ha rmon ic  d is tor tio n   ( TH D ) pow er  f a c t or  c o r rec tion   (P F C is  n e e de d.   H igh   pow e r   qua l ity  i requ i r e d   f or  p ow er  s up p l system in  o r d er  t fu l f i l   t he  i n t erna t i on a l   st a ndards su c h  as   IEEE–519/  I E C   61000-3- 2/  E N 61 000-3-2. Approx i m a t e l y   25 of   o v e ral l   e l e ct ri cal   e ne rg is  u se in   t he   w or l d   f or  l i g h tin p u rp ose.  I n c ande sc en b u l b   c o n s ume s   m uch   p o w e r   a n d   c u rre ntl y   t he s e   b ulbs   have   b e e rep l ac ed  by  LED to  r e d uce   th ene r gy  co ns umpt i on.  L E D   offer   m a ny  a dva nta g e s   s uc a s :   extre m e l l o n g   l ife,   i . e 10, 00 ho urs,  e xt re me   r obust n e ss  as  t he re  i no  g l a ss  c o mp one n t   o fi l a me nt   ,   n exter n al  r e f lec t or,   m o d u la cons truc t i o n r e lat i ve ly  h i g h   e f f i c ie nc y,   no  U V   or  I ou tpu t   a n d   t he ca be  dimm ed  s mo o t hl fr om  f ul ou t p u t   t z e ro   s t a t e   [ 1].  Re q u ir ing  t h e   ach i e ve me nt  o lo ng  ser v ic l i fe   o f   t h e   L E D  la m p s ,   t h e r e   is  a l w a y s   a   n e e d  f o r  a  s t a b i l i s e d  D C   c u r r e n t   s our ce to   s up p l t h LED [2].  S w itche d   m ode   D C -D c o n v e r t e rs  a r e   u se to  c on vert   unr e g u l a t ed   d i n p u t   in t o   c o n t r o lle dc  o ut p u t   a a   de si r e v o l t a g leve l.   The   act i v P F i s   t he  c om mon l use d   m et ho for  pow er   f ac tor   c o r re cti on  to  a c h i e ve  a   u n i t y   pow e r   fa ct or  a nd   l e s ha rm o n ic i n   t he   s up p l y   c u rrent   [ 3].   N o rm all y   t he   a c t i v e   P F circ uit  co ns i s ts  o bri d ge  recti f i e and  DC-DC  conver t e r.  D ur i ng  t u rn  on,  p rob a bl t h ree   s emi c on du ct o r   d evi c e s   w i l l   b e   i c ondu c tio n .   Th is  g ive s   c on duc t i o n   l o s se ac ross  d i ode   b rid g an re d u ces  t h e   sy ste m   e ffic i e nc y,  S ign i fica n t   c o n duc t i on   lo ss,   c a use d   b the  for w ard  v o l t a g drop   a cross  t h e   br i d ge   d io d e ,   c on si d e ra bly   re du c e s   t h c onve rt er’s   efficie n c y ,   esp e c i al ly  a lo li ne  i n p u t   v ol t a ge  [ 4] I n   o rde t o   i n c reas th e   eff i ci en cy b r i d g e l e ss   PFC   circ u i ts   a r e   d e s i gne d.   H ow e v e r ,   l o sse d u e   t o   l arge   numbe of  s e m ic o n d u c t or are   red u c ed  by  re m ovi ng   t h e   di ode   r ect ifier   in   t he su ppl y si de Re ce n t l y , se vera l   bri d g e le s s P F C  rec t i fie r have   b e e n  i n t ro duce d  t o im pro v Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n t   P o w   Elec  &  D r i   S y st   I S S N 2088- 86 94       Rev i e w  o f  AC-DC po wer e l ec tr on ic c o nver te rt op o l o g i es  for p o wer f a c t o r  c o rrec t i o n (R. Sas ika l a)  1 511 the  r ect ifier   p o w er  d e n si ty  a n d / o re duce   no ise  e m iss i o n via  s of t - sw itch i n g   t ec hni q u es   o r   coup le m a gne t i t o p o lo g i es  [ 5 ] A   br i dge less   P F C   c ir c u i t   a ll ow c u r r e nt   t f l ow   t hr o u g h   l e s n u m b er   o sw it c h ing  de vic e s .   A c cor d i n gl y,   c on d u ct i on  lo ss es  a r e   c onsi d e r abl y   r e duce d   a nd  hi g her  effi cienc y   c a n   b e   ob ta ine d .   The r ar m a inl y   t w o   t y p e of  D t o   D C   c o nve r t er n a m e ly  i s o l a t e a nd  non - i s o la t e [ 6 ] . S o m e   c on ver t er d o   n ot  h a v a ny  is o l a t i on  t r ansf or m e r s   b et w e e n  so u r c and  l o ad  s ide   na me l y   t h e c l a s s i c a l b u c k ,   bo os t ,   buck- b o o s t  a nd  c u k   c o n v er ter .   A nothe r   t ype  i D C   t D C   c o nve r t er w ith   i so la ti on.   tran sf o r mer  is  p ro vid e d   fo t h is o l a t ion  be t w ee t h e   i n pu t a n ou tpu t   s ta ge .   T he  D C   t o   D C c o nve r t e r   i a gai n   d i v i d ed  i n t tw typ e s base o n   p o l ar i t y   of   t r a ns for m er   c or e   exc i t a t i on  [ 7 ] .   C om monl use d   D to  D C   c o n v erter s   w ith  i so l a t i on  a r F l b a c k   c o n v er ter   F o r w ar c o n v er ter ,   F ull  br i dge   c on ve r t er ,   H a lf  b r i dge  c o n v e r t e r   a n d   P u s h - P u l l  c o n v e r t e r  e t c  . F r o m   th abo v e   d if feren t   t yp es  o co nv er t e po we f a cto r   c o r recti o n   is  d one  f or   f o l l o w i ng  co n v er te r s   n am el y   A C - DC Cu k  r ecti f i e r ,   F lyback  c o nve r t er  &   I nterle ave d   S EP IC  C o n ve rt er.       2.   AC - D C   CUK   R ECT I FIER   2 . 1 .   Bridg e  cu k  rect i f i er  F i gur e   sh ow t h e   br i d ged  cuk  c i r c u it.   I th is  c o nver t e r ,   the  out put   v o l t a g e   c a n   b e   i n c r ea sed   or   de cr e a sed  a c c o r d i ng  t o   v ar iat i on  in  d u t r a ti o.     T he   c u k   c o nver t e rs  h av b e tt er  e ff i c i e n c y   and   re du ced   n oi se.  I t   i s   u s e d   f or   a pp lic at io ns  s uc h   as   a ut om ot iv e ,   c onsum er - e lec t r o n i c s,  e lec t ric  dri v es   a n d   r enew able   s yst e m s .   The   s i n g l e   pha se   A v o lta ge   i gi ve t o   t h e   d i o de  b r i d g e   r ectif ier .   T he t h pow er   i s   tr a n sf er r e f r o m   t h e   r ectif ier   to  t he  c uk  c o n v er t e r   [8- 9 ] .   T he   e ner gy  fl ow   i b i di r e c tiona l   i n   t he   c uk  c o n v er ter .   T he   c u k   c o n v e r t e r   c o n s is ts   o t w o   in d u c t ors,   t wo  c apa c i tors,   switc u s e d   a t r an s ist o r ,   d iode .   I t   c ons is t s   o f   a n   i np u t   v o l t a ge   sourc e   V , a   M OSF ET  switch   S1,   a n   a n ti- pa ralle dio d D,   a   c apa c i t o r   C1  f or   t r a ns fer r ing   ene r gy,   a   c a p a c it or   C 2   f or   s t o r i ng  e n er g y ,   tw i n duc t o r s   L a n d   L 2 ,   an loa d   r e s i s t o r  R .   L e t   V 1  a n d  V 2   b e  t h e  v o l t a g e s   a c r o s s   the  c a p ac i t or C 1   a n d   C 2,   r e s pe ct i v e l [1 0] s .   L e t   I an I 2   b t h c u r r e nts  thr o u g h   t he   i nd uc t o r s   L a n L 2 r e spect ive l y.   W he S w itc S   is  O N,   t he  c ir cui t   i in  c har g i n m ode .   Whe n   S w i tch  S   i s   ope n,   t he  c ir c u it  is  i n   di scha r g ing  m ode.   The  i ndu c t or   on  t h i n pu a c t s   a fil t er   f o r   t h dc   s up pl y,   t pr eve n t   lar g ha r m oni c   c u r r e nt .   Cu con v e r ter   has  t h e   cha r ac t e r i stic of  bot Buc k   a nd   B o o s t   C on ver t er .           F i gur e   1.   B r i d g e CU K   r ectif i e r       2. 1. 1.   D esign   E q u a t i on   f or C u k   C on vert er     | 1  ( 1 )           (2 )          ( 3 )          (4 )     Usi n g   (1 )-(4 t h si mul a t i on   p a r amet e r are   ca l c ul at ed T h In p ut   vol t a ge   = 2   4 V Ou t p u t   v olt a g e   =   48V ,   S uppl f r eque ncy  5 0 H Z,   S w itch i ng   f r e quenc y = 5 0 K H Z ,   D u t y   c ycle  =   0 . 5 ,   I nduc tor   L1  =   7 . 5 × 10  L 2  =  2 . 5 × 10    a nd  Ca pa ci tor   C1  =   C F       2 . 1 . 2 .  S i m ul a t i o n   r e s ul ts  o f   b r i d g e c u k   c o nv e r t e r   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 . 3 ,   S e p   2 019   :     1 5 1 0     1 519  1 512 Th e si mul a t i on resu l t s of b ridg e d   C uk   R ecti f i e a r e   sh o w n   in   F i g u r e s  2 - 4       F i gur e   2.   S upp ly  v o lta ge  a n d   s up p l c u r r e nt   o br id ge c u r e c t if ie r     F i gur e   3.   O utp u v o l t a ge  o f   br id ge cuk  r e c t i f ie r           F i gur 4.   F F T  a nal y sis  o f   s up pl cur r ent  o f   b r i dge cu r e cti f i er       Fro m   F i g u r 2,  i t   i s   c l e ar  t h a t   t h in pu lin c u rren t   i s   al mo s in   pha se  w i t t h inp u t   l i n vol tag e .   F i g u r e   3   s how t h ou tpu t   vol ta ge   w ave f o r m.   F igur s h o w t h line   c u r r e nt   h ar monic   spec t r um  a nd   t he   c a lcu l a t e d   v al u e   f or   p o w er   f ac tor   is  0 . 9 724.     2 . 2 .   Bridg e les s  cuk  rectifier  F i g u r e   5  s how s   the  pr o p o se d br idge less  Cu to po log y .   I n   t his  co nv e r t e c o n s i s t s   o f   si ng le  i np ut  st a ge  f o r   b o t h   t he   p o s i tive   a n ne ga tive   h a l f   c yc les   of  t h e   l i n v o l t a g e.   T he   c i r cu it  c onsis ts  o t h r e e   c a pa ci tor s ,   four   in d u ct or s,   t w o   M O S F ET  sw i t che s   a n d   f o u r   dio d e s .   I n   t he   out pu e n d ,  t h e  l o a d   i s  r e s i s t i v e  t o   m a i n t a i n  a  u n i t y   pow e r   f a c t or   [ 11- 13] .   I t   h a s   t w o   s ta ge  o f   c i r c ui ts  c on nec t e d   t o   t he   i n p u s i de   eac s t age   oper a te d u r i n g   e a c h   ha lf   c ycle  o f   i n p u t   v olta ge .   The  br i d ge l e ss  c o n v e r ter   us e s   t w o   sw i t c h es  ( S 1 S 2 ) .   S i s   t ur ned  o n / o f f   dur i n g   the pos iti ve  h a l f- li ne  c yc l e   w hile  S is  s w i tc hed on / o f f   dur i n g  t h e  n e g a t i v e   h a l f  c y c le .   T h e   c o n v e r t e r  h a s  h i g h   pow e r   f a c t or   w hen  o p er at in g   in   d isc o nt inu ous   i ndu c t or   c on d u ct i o mo de   ( DIC M b e cau se   t h e   l i n cu rren t   i pr opor ti ona to   t he i n p u t  v o l t a ge.   The   pr o p o s ed  m od if ie Cuk  r e ct i f i e r   i s   d esi gne d f o r   the   fo ll ow in o p e r a t i n g   po i n t :   p ea i n pu vo ltage   o f   24V r m s,   l ine   f r e que nc o f   50  H z ,   o ut pu t   vo lt ag e   of   4 8   a n d   swi t c hi ng  f r e que n c of   5 kH z .           F i gur e   5.   B r i d g e less  cuk  rectifier  Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n t   P o w   Elec  &  D r i   S y st   I S S N 2088- 86 94       Rev i e w  o f  AC-DC po wer e l ec tr on ic c o nver te rt op o l o g i es  for p o wer f a c t o r  c o rrec t i o n (R. Sas ika l a)  1 513 2. 2. 1.   S imu l at ion   r esu l t s   o br i d gele ss  c u k   r ect i f i e r   Th e si mul a t i on resu l t s of B ridg e l e ss  C uk  Re c t i f ie r   a r e   show in  F i g u r es 6 -8 .           F i gur e   6.   S upp ly  v o lta ge  a n d   s up p l c u r r e nt   o br i dge less  c u r e ctif ier       F i gur e   7. O u tp u t   vol tage   o br i dge less  c u k   r e c ti f i er           F i gur e   8.   F F T  a nal y s i of   s up pl cur r ent  of   b r i dge le ss  c u k   r ect ifier       F r om   F igur 6,   i t   is  c l e ar   t ha t h e   i n p u t   l i n c u r r ent  is  i p h a s w i t h   t he  s u p p ly  line   vo l t a g e.   F igur 7   show s   t h e   o u t pu v o lta ge  w a v e f or m .   F igur 8   sh ow t h li ne  c ur r en h a rmo n i sp ec t r um  a n d   t h e   cal cu l a t e va lue   f o r   pow e r   f actor   i 0. 98 32       Tab l 2.   C om p a r i so of   b r i d g e   &   b r i dge less  c uk  c o n v e r ter   Pa r a m e te B r idge d c uk c onverte r   B ridge l e ss c uk c o n v e r te r   D i spla ce m e nt  f a c t or   0 . 9726   0 . 9869   Supply   pow e r   f a c to r   0. 9724   0 . 9832   Supply   thd  23. 97%  8 . 73%       F r om   t he Ta b l e  2,   it  is   c l ea r   tha t  t he   p ow e r  f ac tor   of   b r i d g e l e ss  c uk   c on v e rt e r   i hi gh   w hen   co mp a r e d   to t he  bri d g ed  c uk c o n v erter .  T h e  su p p l y THD  is  a lso less  for b r i dg el ess c u k   c onv e r t e r.      3.   FLY B ACK C ONVERTER  3. 1.     Br id ge d   f l yb ac k   rec t i f i er   F i g u r e   9   s h o w s   t he  b r i dge F l y   bac k   c o nve r t er .   This  i one   t ype   o is ol a t e d   c on ver t e r us e d   f or   b o t h   low   a nd  m ode r a te   p ow er   l ev el.   The  c i r c ui con s is t s   o f   fr o n e n d   b ridg e   f o l l o w e d   b y   f l b a ck   t o p o l ogy.  T h e   c i r c u it  c o nsi s ts   o di o d br id g e   r ec ti f i e r ,   MOS F ET  swit c h i s o l a t e d   t r a nsf o r m e r ,   diode ,   ca pa ci t o r   an r e sis t or .   The   i s o l a tio b e tw e e t h e   c o n t r o l   sw i t c h   a nd   l oa is  p r ovi d e b t r a n sf or m e r .   A   f ast  sw i t c h in dev i ce  ( S 1’ ) ,   lik e  a MOS FE T,   i u s e d   w ith  f a st   d yn amic  c o n t r ol  ov e r swit ch  du ty   r ati o  (rat i o   of   O t i me  t o   swit c h ing   ti me- pe r i od)   t m a i n ta i n   t he   d esir e d   o u t p u v o lta g e   [ 14] .   I n   t he  c ir cu i t   t he   w i n d i n g   l e a ka ge   i n d u c t a n ces  s hou l d   b ne gle c te d.   O n-   s ta te  v olt a ge   d r ops  o f   switc hes  a n d i o d es  a r e   n e g le cte d T h wi nd in g s ,   the   t r a n sform e co re c a p ac ito rs  e t c are   as su me d   l o ss-l ess.   Th inp u d c   s u pply   is  a lso   assu med   to   b ripple-free  [15 ] Th e   e n e rgy   i s   s t o r e d   i n   t h e   p ri mary   L p   i nduc t a n ce  of   t he   t r a ns for m er   dur in the   tim t h pow e r   s w itc is  on,   a nd   t r ansf e r re to   t h e   s e c ond ary   ou tput   w h e n   t h e   pow e r   s w itc h   is  o f f .   I f   =   N p   /   N is  t he   t ur ns  r a t i o   o f   the   t r a nsf o r m er   F l yba c k   t o p o l o gy   i s   de d i c a t e d   t m u lti pl l o w   cos t   o u t pu S M P S   a the r i s   n fi l t er   i nd uc to r   on   t he  o utp u t.   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 . 3 ,   S e p   2 019   :     1 5 1 0     1 519  1 514         F i g u r e   9 . B ri dge d   f l yb a c k   c onv e r t e     3. 1. 1.   D esign   e q u a t i on   o f l yb ac k   con v e r t e S e ttin fly b a c vo ltage  Vor       / =T on/T o ff × V i n   ( 5)           (6 )     C a l c ul at ing   t h se c o nd ary   wi nd ing   i ndu c t a n c e  Ls           ( 7 )         ( 8 )     C a l c ul at ing   t h se c o nd ary   wi nd ing   i ndu c t a n c e  Lp       |  2  ( 9 )     Em pl oy ing the   e qua t i o n ( 5 ) ( 9 ) ,   t he  c on ver t e r   i des i g n ed  a nd  t h par a m e ter s   a r e   T he  I npu t   v o l t a g e   = 24V ,   O u t p u t   v o l t a ge  = 48V ,   S upply  fr e q ue ncy = 5 0 H Z ,   Sw itc hi n g   f r e q u e ncy = 50K H Z ,   D u t y   c yc le = 0 . 5 ,   and   C a p a c i t o r   C 1 =   C 2 =   2 200× 10  F.     3. 1. 2.   S imu l at ion   r esu l t s   o br i d ged   f l yb ac k   con v ert er   Th e si mul a t i on resu l t s of b ridg e d   F l y b a c k  c on v e r t e r   a re  sh o wn  i F i g u r e 10- 12.           F i gur e   1 0 .   S uppl v o l t a g an sup p l c u r r e nt   o b r i dge fl y b ac c onve r t e r     F i gur 1 1 .   O u tpu t   v ol ta ge  o br idge fl y b ac con v e r ter       Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n t   P o w   Elec  &  D r i   S y st   I S S N 2088- 86 94       Rev i e w  o f  AC-DC po wer e l ec tr on ic c o nver te rt op o l o g i es  for p o wer f a c t o r  c o rrec t i o n (R. Sas ika l a)  1 515     F i g u r e 12 .  FFT   a n a lysis of   s up ply   cu rren t  of  b r idg e d   f l y   b a ck   c on ver t e r       F r om   F igure   1 0 i t   i c l e a t h a t   t h e   i n p u t   l i n curr ent  i s alm o s i n   p hase   w ith  t he   i np ut  l i n vo lta ge .   F i g u r e   1 sh o w the  o u t p ut   v o l tage   w ave f or m .   F i gur 12   s how t h l i ne   c ur r e nt  h ar mon i spe c tr um   a nd  th e   ca l c u l at ed  v a l u e  f o r  p o w e r  f a c t o r   i s   0 .7 5 .     3. 2.   Br idge les s  Fly bac k   R ect ifier   F i g u r e   1 sh o w the  cir c u it  con f ig ur a tio of  i mpr o v e br idge les s   f l y b a c k   r e c t i f ie r   w i th   b i d i r e c ti o n a l   switc h.   B i d i r ec t i o n al  s wi t c cell  is  a d d ed  f or   t he  r ecti f ica t i o pr oce ss.   B idir e c tio na sw i t ch  c e l l   is  f or m e b y   the   b a c k   t o   ba c k   c on nec tio of   t w o   M O S F ET  sw itche s[ 1 6 - 1 7] . A   f e w   m o r c i r c u i t   co m pone n t ar e   adde t o   the c o nve n t io n a f l yba c k  r ec ti fie r   c ir c u i t  in o r der   t o  c om pen s a t e   t h e   e li mi na t i on   o fou r   b ri dg e   d i o d e s.  M ai nly  thre mo d i fic a tio ns  a r e   d one   i t h c i rc u i t.   B i d i r ec ti o n al   s w i t c h   c e l l ,   D ual   t r ansf or m e r   ou t p u t   w i n d i ngs   &   A d d i n g   D to  t he  s e c o ndar y   s ide           F i gur e   1 3 .   Br id g e le ss  f l y bac k   c o n ve r t er       3. 2. 1.   S imu l at ion   r esu l t s   o B r i d gele ss  Fl yb ac k   c o n v ert er   The   s i mu lat i o n   r e sults  o f   br i d gele ss  F l ybac k   c o nver t e r   a r e   s how n   i n   F i gures1 4 - 16 Fi gure   1 4 ,   i i s   cl ea t h a t   t h e   i n put   l i n cu rre n t   al mo st   i n   ph a s e   wi t h   t h e   i n p u l i ne  v o l ta ge  i si n u so id a l   m a nner .   F i gur 15   show s   t h out pu v o l t a g w a vef o r m .   F i gur e 1 6   sh ow t h l i ne   c ur r en ha r m oni c   s p ectr u m   a nd  the   ca lc ula t e d   v a l u fo p o w er  f ac to i s   0 .854 it   i cl e a r   t ha t   t h e   po we f a c tor   of  b r i d g el ess  f l bac k   c o nve r t er   i h i g h   w hen  c o mpa r ed  t th br i d ged  f i y b a c k   c on ver t e r   a sh ow n   i n   T able   4 .   The  s u pply  T HD   i a l so  l ess  for  Bridgeles s   Fl y b ack  C on v e rt er.          F i gur 1 4 .   S uppl v o l t a g a n sup p l cur r ent  o f   br i dge le ss  f ly b ack  c on ver t e r       F i gur 1 5 .   O u t p u t   v o l ta ge   o br i dge less  f l y b a ck  con v erte r   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 . 3 ,   S e p   2 019   :     1 5 1 0     1 519  1 516     F i gur 1 6 .   FF ana l ysis  o f   su pp ly  c ur r e nt  o f   br id geles s   f ly ba ck   c onv e r t e r       T a b l 4. C o m p ar i s o n   o f   br i d g e   &   b r i dge less  f l yba ck  c o n v er te r   Pa r a m e t e B r i dge fly b ac k c o nve rte r   B ridge l e ss  fly b a c k  c on ve rte Di splac e m e nt  f ac t o 0. 7665   0 . 864 8   S upply   powe r   f a c t o r   0. 75   0 . 8 54   S upply   thd  21. 09%  16. 25%       4.   INTER LEAVED S E PIC  C O NVE RTER  4. 1.     Br id ge d   i n t e rl eave d   s e p ic  c on ve rt e r   I n t e r l ea v i n g   o f   D C - D c o nv e r ter   i s   w ide l use d   i pow e r   s up p lie an po we f a c t o r   c o r re ct ion  ci r c ui t s .   S i n c e   i n   h i g h   po we a p pli c at ion ,   t he  v olt a g e   a n d   cu rr e n t   s t r e ss  o the  ga dge ca g o   p a s th lim it   w i t h  t h e  g o a l   t h a t  t h e  p o w e r  g a d g e t   c a n ' t   d e a l   w i t h .   I n  t h i s   c a se ,   par a llel i ng  the  de v i c e ca pr o v i d th e   so lu tio n,   b ut   o n e   m ajor   c onc er of  t hi so l u t i o n   i s   t he  c u r r e nt   s har i n g   a nd  vol ta ge   s ha r i n g .   T h e r e   i s   a no the r   a r r a ngem e nt,   w hi c h  is pa r a ll eli n g t h co nve r t e r s r a ther   t ha n p o w e r   ga dge ts [ 18] .   B par a l l e l i ng t h co nve r t er s   i.e .,  the   i n terle a v ed  c on ver t e r   i pro p o s ed  a it  le ad t o   c a n c el la t i o n   o ri pp le  a t h i n p u t   a nd  ou tp ut  s ide .   S i n g le-end ed   p r i mar y -in d u c tor  co nv er t e (SEPI C is  a   b u c k - bo o s t   d e r i v e d   c onv e r t e r,  w h i c h   c ou l d   s t e p   do w n   a nd  s t e p   u t h in p u vo lta g e .   The   fu nda me nt a l   p r e fe r r e sta n d p o i n t  o f   i n t e r l e a v i n g   i s  t h e  d e c r e a s e   o f  i n p u t   cu rren t   a n d   y i e l d   r edu c ed   vol ta g e   r i ppl e   [1 9 ] Op e n   l oop   ope rat i on  of  b o t h   br i d ge   a nd  br i dge less  I n ter l e a v e d   S e pic  con v er t e r is c arried ou t         F i gur 1 7 .   Br id ged  I n t e r l ea ve S e pic  Con v e r ter       Desi gn   E qu a t i o n   fo i n t e rl e a v e d   sep i c   c onve r t er    Ou tp ut  Vo l t a ge     V        ( 10)   B oos t   i nduc to r   L1,   L2  =     ∆    ( 11)     I n t e rm edia te  C a p aci t o r C1.C 2      ∆   ( 12)     Out p u t  fil ter  in d u c t o r  L3,  L4 =      ∆   ( 13)     Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n t   P o w   Elec  &  D r i   S y st   I S S N 2088- 86 94       Rev i e w  o f  AC-DC po wer e l ec tr on ic c o nver te rt op o l o g i es  for p o wer f a c t o r  c o rrec t i o n (R. Sas ika l a)  1 517 Out p u t  fil ter  ca paci t o r Co  / 2 ∆   ( 14)   F r om  t he   ( 11) - ( 14)   t he  s imu l a t i o par a me ter s   a r e   calc u la t e is  g i ven  by  I npu v o l t a g =24V ,   O u tpu t   vo l t age  =4 8V ,   S upp ly  f r e q u e n c y =5 0H Z,   S w i t c hin g   f r e qu e n cy = 50K H Z ,   D uty  cyc l e = 0. 5,   I nduc tor   L1,   L2,  L3 ,   L4 =3 .6 mH an d   Cap a cito C1 ,   C2 C 3 ,   C4=   6 . 7   mF C0=3 000 mF.    4. 1. 1.   S imu l at ion   r esu l t s   o br i d ged   in t erleave d   sep i c   con v ert e The   Sim u la tio resu l t of   B rid g e d   I n t er l e a v ed  S ep ic   C on v e rter  a r e   s how in  F ig ur e s   18- 2 0 .   F i gur 18,   i i s   c lea r   t ha t   t h i n put  line   c u r r e n t   a l m ost   i n   p ha se  w i t h   th e   i n put  l in e   vo lt a g e   in   s in us oid a l   ma n n e r.   F i g u r e   1 sh o w the  o u t p ut   v o l tage   w ave f or m .   F i gur 20   s how t h l i ne   c ur r e nt  h ar mon i spe c tr um   a nd  th e   c a lcu l a t e d   v al u e   f or   p o w er   f ac tor   is  0 . 9 349.           F i gur e   1 8 . S up pl v o l t a g an sup p l cur r ent       F i gur 1 9 .   O u tpu t   v ol ta ge           F i gur e   2 0 .   FF a n aly s is  o su pp l y   c ur r e nt   o f   br i d ge i n t e r l e a v e d   se p i c c onv ert e     4 . 2 .   Bridg e les s  interlea v e sepic co n v erter  The   br id ge le ss  I nter lea v e d   S E P I C   top o l o g y   c ombi ne the  f e atur e   of  bot h   th e   b r id g e l e ss  to pol ogy  a nd   the i n t e rlea v e d   struc t ur e.  B ri d g ele ss  c o n f i g u r ati o im p r ove s   th e f f i ci en cy   a s   th e   hi g h   c ond u c ti on   l o s cau sed  by   t he  h ig for w ar vo l t a g d r op  of  t he  d i o d e   b r i dge   i a b s e nt.   S o   th e   heat   m an ag e m e n p r ob l e cau sed   b y   the i n p u t   d i o d e   r ectifier   sta g e   is  a l s s o l v e d The  c o n d u ct i o l o s s e s   a r e  g r e a t l y  r e d u c e d  d u e  t t h e   p r e s e n c e  o f   f e w e r   num ber   of  s em i c o n d u c t or   d e v i c es  i eac c o n duc tio pa th.   Thi s   t op olo g y   use s   t w o   e x t ra  M OSFETs  a nd  fa st  d i ode s,   i nste ad  o th e   fo ur   s l o w   d i ode in  t he   b r i dge  r e c t i f ier   s t a g e.   T h u th is  t o p o l ogy  ca e x h i bit  ma x i mu ef fic i en c y   d u e   t t h co mb in e d   m e r i t of   i n t e r le av in g   a nd   t he   b r i dg e l es str u c t ur the   i n t e r l ea vi n g   to p o l o g y   d iv id es  t he   c ur r e n t   s t r ess  i n   t he   s e m icon d u ct or   d evice a n t h ri ppl e   in   t h e   s u ppl c u rre n t   i al so  gr eat ly m in i m i zed  [ 2 0 ].           F i g u r e   21 . B ri dg e l ess  i n t e r l e a v e d   sep i c   c onve rt er   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                         I SSN: 2088- 8694  Int J  P o w   El e c  &  D ri S yst ,  V ol.  10,  N o.  3 , S e p   2 0 1 9  :   151 0   – 1 519  1 518 4.2. 1. S imu l ation   re su lts of b rid g e l e s in te rlea ved   se p i c o n v e rte r   The  Sim u l a ti o n   r esu lts  o Br i d ge l e ss  In ter l e a ve S e p i Con v er t e are   show in  F i gur e s   22- 24.   A show i n   F i g u r 22,   it  i s   c l e ar  t ha t   the   i n p u l i ne  c ur rent   a l m ost  in  p h a se  w it the   i n p u l i ne  v o lta ge  i sinus o i da ma nne r.   F i gur 2 3   s how the   o u t p ut  v ol t a ge  w av e f orm .   F igure   24  s h ow t h l i ne   c urre n t   h ar moni c   spec trum  a nd t h calc u la t e d v a lue   for  pow er  fa c t o r is 0. 9 8 8 5         F i g u r e   22.  S upply  v o lta ge  a nd  sup p l curre nt o br idge l e ss  i n t e r leave d  sep ic  c o nver t e r       F i gur e 2 3 .   O u tpu t  v ol t a ge  o bri dge le ss  i n t e rl eav ed  se p i c  c o n v e rt er          F i g u r e   24 . FFT  An a l y si s of  sup ply   c u rre n t   of b ri dg e l e s s i n t e rl e ave d   s epi c   c on verte r        T a b l e 6  Com p ariso n  of bri d g e   &   b ridge less  in terle a v e d   s e p i c  c on verter   pa ram e t e r   brid ge   i nt e r l e a v e d  se p i c  c onv e r te r   br i d ge l e ss  int e r l e a v e d   s e p ic  c onve r t er   displa ce m e nt   f ac tor   0. 935 1   0. 9813   supply   pow e r   f a c t o r   0 . 934 9   0. 9885   supply   thd   21%   6 . 24%       Fr om  T able  6 ,   it  is  c lea r   t ha t   t h p o w e r   fact o r   o bri dge less  i nte r lea v e d   s e p ic   c o n v e r ter   is  h ig w h e n   com p are d   t t h bri d ged  c u c o nve rter T h e   su p p l y   T H D   i ver y   l e ss  in  t he   r a nge  o f   6. 2 4 %   for   bri dge le ss   in t e rlea ve d sep i con v er t e as show n in  T a b l e  7.      Tab l e   7.  C om p a riso n of a c-dc   P F C   t op olo g i e s   T opology   P ow e r   f ac tor  S u ppl y   c u rr e n thd  B r idge l e ss c uk c o n v e r te r   0. 9832   8 . 73%   B r idge l e ss  fly b a c k  c onve r t e r   0 . 854   16. 25%   B r idge l e ss  inte rl e a ve s e pi c   c onve rt e r   0 . 9885   6 . 24%       5.   CONCL U S ION  A   com p rehe ns ive   s t u d y   a nd   a nal y sis  o f   b r i dge a n bri d gele ss  A C -D C   re ctifie t o p o l og ie ha ve   bee n   i n v es t i ga t e i n   t h i pa pe r .   A nalys i is  d one  b ase d   o t h per f orm a nc para me ters  s uch  as  pow e r   f ac t o r ,   sup p l y   c ur ren t   T H D   and  d i sp la cem ent  fa c t or.  F r om  t he  a bo ve  a nal y s is,  t h p o w e fact or  o bri dge le ss   Interle a v e d  Se p ic  co n v e r ter i s  0.9 88 5 w h ic h is a p p r oxim a t e ly  c l ose r  to  th e   u n i t pow er  fa c tor w h e n  c o m pa red   w ith  t he  o ther  t w o   t o p o l og ies .   T he  s up pl T H D   is  a lso  ve r y   l ess   a ro un 6. 24%  f or  t he  b rid g eles Interl e a ve d   S e pi c   c o nverte r   w hic h   s a t isf i e s   t he  I E C   s ta nda r d s.  H ence i t   i s   c le ar  t hat   t h bri dge less   I nt e r lea v e d   S EP I C   c o nv e r t e r s h o w s a   b e t t er p erf o rman ce  f o r  p o w e r  f a c t o r co rr ec t i o app l i c a t i ons.     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       Revie w  of AC- D C po we r elec t r on ic co nve r t e rt op o l o g i e s   fo r p o w er fac t o r  correc t i o (R Sas ika l a)  1 519   REFE RENCES   [1]     Vi vekN ait h an a n d   A.N.Tiwari   and   S m itaD o b h al,  “S im u l ati o n   o f   s e pic  co nv erter  f e L e ds, I n te r n at io na l J o u r n a l   of   En gi neer i n g  S c i e nce a n d  T echn o lo gy ,   vol.  4 ,   no.   0 3 ,   M arch,   pp .   10 15 –10 20 2 0 1 2 .   [2]     Pos p i s ilik,   Mart i n   &   ADAME K ,   Mi l a “L ed  b ased  uni vers al   light i n sy st e m An na ls o f  D AAA M   for  20 12   &   Pr oceedi n g s  o f  th e 23 rd In ter natio na DAAAM  S y m p o s i u m ,   Vo lu me   2 3,  N o . 1,  I S S N   2 30 4- 13 82 pp 06 49     0 6 5 2   Ma y   20 12 .   [3]     R.S r eem alli ka,R. S e y ezhai   Inv e stig ation  of   c los e loop  c urr e nt  co nt rol  st ra t e gi e s   f o r   b ri dg eless  i n t e rleaved   s ep i c   con v erter” A n  In ter n a tio nal Jo ur n a ( E LEL I J ) ,   v ol.   3 ,   n o .   3 pp 6 3  -  70, 01  Au gust   20 1 4   [4]     S a ng Ch eol M oon, G w an-Bo n   K o o   a nd Gun - W o o   M o on  A   N ew   C on trol  M etho d   o f   I nterl eaved   S in g l e-S t ag Flyb a c k   A C– D C   C on ve rte r   f o r   O utdo or  L E D   L ig h t ing   Sy ste m s” IEEE   tr ansact i ons  on p o wer el e c tr oni cs v o l.   2 8 ,   no .   8 ,   p p .   4 05 4 0 6    A ug  201 3   [5]     K.  T Mo k,  Y M.  L a i and   K.  H Lo o ,   sing le-stage  b rid g eless   pow erf actor-  correcti o n   rectif ie based   o n   f lyb ack   topology ,   in   Proc. I E E 29th Int.  T e leco mmu n .   En ergy  Conf,   pp . 1 –6,   2 0 1 1 .   [6]     M i rko B od ett o ,   Abd e lal i   E l Aro u di ,   A n g e l,   D e si gn   o f   AC–D PF H ig h-Orde Co nv e r te rs  W ith   R e g ula t e d   O u t p u t   Current  f or  L ow-P ow er  A p p l i cati o n s ,   I EEE T r ans.  P o wer E l ect r o n . ,   vol.   3 1 ,   no.  3 ,   p p .   2 01 2–2 025, M a rch   20 16 [7]     N.  R ajasin gam   S .   N Deep a“ A   Uni q u e   S E P IC  c on vert er  b ase d   P ow e Factor  C orrection  method  w ith  a   D CM   Det e c t io Techn i q u e” IEEE  tra n s ac tion s on  po we r e l e c tron ic s vol.  1 1,  I ssue  Ver.  III  PP  01-06  A u 2013,  Jul.    Aug . 20 1 6   [8]     An mol  Rat n aS   a xena,   A s h i m a   K u l sh reshth a,  P rav een  B ans a l,“ U niv e r sa bu dig i ta l l y   c o ntro lle fr on e n d   da m p ed  P F Cuk  co nv erter  as   L ED   d ri vers ,   i po wer Elect ro ni c s , Intelligen t cont rol an d  Ener gy Systems,   Feb ,   Elect ronic   IS BN:  97 8-1-4 6 7 3 -8 587 -9,   201 7 .   [9]     Rajesw ariR.V ,   G eetha  A "Com p a ri son   o f   B uck-Bo os an dCUK   C on verte Cont rol   Usin g F u zzy   L o g i c   C on tro l ler. I n te r n at io na l J o u r na l o f   I n no v a t i v e   R e se a r c h  in   S c ie n c e Eng i n eeri ng an d T echn o lo gy Vo l.   3 M a rc h,  p p . 20 8-2 1 2 ,   20 14   [10]     M.  S uj ith  a nd   S .   Asok ku ma r ,   P e rfor ma n c e   I m pro v e m e n t   o f   B r i dg e l ess  Cuk   Co nv ert e U s i n g   H y steresi s   Controller,”  In ter n a t i o n a Jour nal of El e c t r i c al   En gi neeri n g ”v ol.   6 ,   no.   1 ,   Ap ril,  p p.   1 –1 0,  201 3.   [11]     Hon g - T z e r   Y a n g,  H sin- We Chia ng a n d   Ch un g-Yu   C he n ,   Imp l e m e n ta ti on   o Brid ge l e ss  C u k   P owe r   F actorCo rrecto r   w ith   P o s i t i v Out put  V olt a ge, IEE E  Tra n s a cti o n s  on  In dustry  A p p l i c ati o n s ,   V o l .  5 1 ,   N o .  4 ,   July/Augus t 201 5 [12]     D . Go k i la p r i y a ,   R . K a r t h i g a y in i,   B r id ge l e s s   C u k   C o nv e r te r   f o r   P o w e F act orCorrect io and  S p e e d   Co nt rol  in  BLDC  M ot or, In ter n a t io nal  J o u r n a l  of Ad va nced  R e sea r ch  i n  Elect r i cal ,  Elect ro n i cs   a n d  In stru ment a tio En gin eeri n g ,   vol.   3,   p p .   9 5 9 7 -   9606 .   M ay.   2 0 1 4 .   [13]     Yu equan   Hu ,   La s z lo   H ub er,   and  M i l a M .   J ov anov ić,   “Si n g l e-Stag e   F ly back  P ower-F acto r-Correcti o n   F r on t - End  f o r   H B  L E D  A p p l i c a t i o n , Int e rna t i o n a l  Jou r na l o f  A d va n ced R e sea r ch  i n  E l ectrica l, E l ect ro n i cs  an d   Ins t rumentati o n  Engineeri n g Del t a Power  E l ect ron i cs   L a b o r a t o ry,  Delta   Pr odu c t s  Cor pora t i on,  IEEE ,   20 09 .   [14]     G a u r a v  B .   P a t i l ,   P a r e s h  J .   S h a h .   " A  R e v i e w   o n  S i n g l e   S t a g e   F o r w ard  an F l b ack  C on vert er  t o I mp rov e   i t s   P e rf orm a nce . "  I n ter natio nal Jo u r na l o f  E ngineerin g a nd T echn i ques ,   vol.  2,  p p.   1 0 0 1 0 8 . Ap ril   2016 .   [15]     S u m y   T ho m a s i and   Rak h eeR," Con t ro o f   B rid g eles Fly b ack  C on ver te r . "   Int e rnational Journ a l o f   E ngineer ing   Res e arch   &  T echn o l o g y  ( I JERT)   V o l .4,   n o .   4,  pp . 73 9-7 4 3 , h tt p ://www. s ci rp .org /j ou rn al /cs,  Apr il  2015.  [16]     H .   H u ,  X .   F a n g ,   F .   C h e n ,  Z .   J .  S h e n ,  a n d  I .   B a t a r s e h ,   A  M o d i f i ed   H i g h -   E ffi ciency   L LC  C on v e rt er  W ith   T w o   Tran sf orm e rs   f o r   W i d In pu t-Volt age  Range  A p p li cati o n s ,”  IEE E   Tra n s . Po w e El e c t ro n . ,   vol.   28,   n o.   4 ,   Apri l,   p p .   19 46 –19 60 ,   2 01 3 .   [17]     A.   I n b Rexy ,   R.   S eyezh ai  " Inv e st iga t io of  c u rrent   c ont rol  tec h n iq ues   o f   A C-D C   I n t e r l eaved   B oos P F C   con v erter",  Ci rcu i ts  a n d   Sys t ems; Cir c ui ts  an d  S y st ems ,   Apri l ,  7 3 0 7 - 32 6, 2 01 6.   [18]     Dr  R .S eyezh ai,  R.S r eem alli ka  No vel  SE P I P o w e F act or  C orrec t i o n  C o n v e r t e r  f o r  H B L E D  A p p l i c a t i o n s ,   MA GNT Res e arch R e po rt   (ISSN.   1 44 4-89 39 ),  v o l .   4 ,   n o .   3 pp 1 3 5 - 14 1,   2 01 7   [19]     Ismail,   E H ;   " B r i d geless  S E P I C   R ect i f ier  Wi th  U nity  P o w er  F act o r   a nd   R e d uc e d   C on du c t io Los s e s " ,   IE EE   T r a n sa cti o n s  o n   In du st r i al Electro ni cs Vo l .   5 6,  I ssu 4,   A p r il  P a ge(s ):11 47 11 5 7 ,   2 009 Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.