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   201 7 ,   p p .   1 6 2 2 ~ 1 6 3 0   I SS N:  2088 - 8 694 DOI : 1 0 . 1 1 5 9 1 / i j p ed s . v 8 i 4 . pp 1 6 2 2 - 163 0           1622       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   H a rdw a re Im ple m en tatio n of  Sola r P ho tov o ltaic Sy ste m  bas ed  H a lf   Bri dg e Serie s Para llel Reso na nt  Co nv ert er    for Ba tt ery  Cha r g er        Ra kh i K 1 I la ng o   K 2 M a njul a   G   Na ir 3   De p a rtm 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 ,   C o ll e g e   o f     En g in e e rin g   a n d   T e c h n o l o g y   P a y y a n u r,   In d ia   2, 3   De p a rtm e n o f   El e c tri c a a n d   E lec tro n ics   En g i n e e rin g ,   Am rit a   S c h o o o f   En g i n e e rin g ,   Am rit a   Un iv e rsit y ,   In d ia         Art icle  I nfo     AB ST RAC T     A r ticle  his to r y:   R ec eiv ed   Oct   1 8 ,   2 0 1 7   R ev i s ed   No v   10 ,   2 0 1 7   A cc ep ted   No v   24 ,   2 0 1 7       T h e   lo n g   e sta b li sh e d   b a tt e ry   c h a rg e rs  a re   h a v in g   m a n y   d ra w b a c k su c h   a s   p ro m in e n ri p p le  c h a rg in g   c u rre n t,   les e f f icie n c y   a n d   b u lk y   in   siz e .   T o   o v e rc o m e   th e se   d ra w b a c k o f   c o n v e n ti o n a b a tt e ry   c h a r g e r,   se v e r a c h a rg in g   c ircu it h a v e   b e e n   p ro p o se d   a n d   in e v it a b il it y   f o rc e   to   d e sig n   a   h ig h - p e rf o r m a n c e   b a tt e r y   c h a rg e r   w it h   sm a ll   in   siz e   a n d   i m p ro v e d   e fficie n c y .   In   th is  p a p e so lar  p h o t o v o lt a ic  s y ste m   b a se d   h a lf - b rid g e   se rie s p a ra ll e re so n a n c o n v e rter  (HBS P RC)  c h a rg e is  p ro p o se d   f o b a tt e ry   in terf a c e .   T h e   c o n v e rter  is  d e sig n e d   to   a b o li sh   l o w   a n d   h ig h - f re q u e n c y   rip p le  c u rre n ts  a n d   th u tak e   f u ll   a d v a n tag e   o f   th e   li f e   o f   se c o n d a ry   b a tt e r y   c ircu it .   T h is  is   a c h iev e d   b y   d e si g n in g   c o n v e rter  sw it c h e tu rn   o n   a z e ro   c u rre n a n d   z e ro   v o lt a g e   w it h   s w it c h in g   f re q u e n c y   g r e a ter   th a n   th a o f   re so n a n c e   f r e q u e n c y   w h ich   lea d to   f re e w h e e li n g   d io d e n e e d   n o h a v e   v e r y   f a st   re v e rs e - re c o v e r y   c h a ra c teristics .   T h e   p e r f o r m a n c e   o f   th e   p o w e c o n v e rters   d e p e n d u p o n   t h e   c o n tro m e th o d   a d o p te d in   th is  w o rk   f u z z y   lo g ic  c o n tro ll e is  u se d   f o c o n tro ll in g   t h e   o u tp u v o lt a g e   o f   HBSP RC .   T h e   f u z z y   c o n tro sc h e m e   f o th e   HBSP R   c o n v e rter  h a b e e n   d e sig n e d   a n d   v a li d a ted   i n   h a rd w a r im p le m e n tatio n   o f   HBSP RC   sw it c h in g   tec h n iq u e .     F r o m   th e   re su lt s,  it   is   f o u n d   t h a th e   p r o p o se d   b a tt e r y   c h a rg in g   s y ste m   w h ich   r ed u ce s   t h e   s w itc h in g   lo s s   a n d   v o ltag e   s t r ess   ac r o s s   th e   p o w er   s w itc h es  w h ic h   in cr ea s es t h e f f icien c y   o f   t h co n v er ter .   K ey w o r d :   B atter y   c h ar g er   C u r r en t r ip p le   HB SP R C   SP s y s te m   Z er o   C u r r e n t S w itc h i n g   Z er o   Vo ltag S w i tch i n g   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 :   I lan g o   Kar u p p asa m y ,     Dep ar te m en t   o f   E lectr ical  an d   E lectr o n ics E n g i n ee r in g ,   Am rit a   S c h o o o f   En g in e e rin g ,   A m rit a p u ri,   Am rit a   V ish w a   V id y a p e e th a m ,   Am rit a   Un iv e rsit y ,   Ko ll a m ,   Ke r a la,  In d ia.   E m ail: ila n g o k @ a m . a m r ita. ed u       1.   I NT RO D UCT I O N     A d v an ce m e n i n   p o w er   elec t r o n ic  s w itc h es  a n d   tec h n ical   r ev o lu tio n   h a s   m ad p o w er   elec tr o n ic   p r o d u cts  ar v er y   i m p o r tan t   f o r   d aily   lif e,   in   p ar tic u lar   e n e r g y   s to r ag eq u ip m e n ts .   B atte r y   E n er g y   Sto r ag e     ( B E S)    is   o n o f   t h w id el y   ac ce p ted   d ev ice  i n   v ar io u s   a p p licatio n s ,   i n cl u d in g   te leco m m u n icatio n ,   p o w er   s u p p l y ,   elec tr ic  v e h icles,  u n in ter r u p tib le  p o w er   s u p p lie s ,   p h o to v o ltaic  s y s te m s ,   p o r tab le  elec tr o n ics  p r o d u cts   etc. , [ 1 0 ] . T o   ch ar g b atter y ,   ch ar g er   is   an   es s en tial  d ev ice   u s ed   to   ch ar g s ec o n d ar y   ce ll,  r ec h ar g ea b le  b atter y   b y   f o r ci n g   a n   elec tr ic  c u r r en t t h r o u g h   it.  T h tr ad itio n al  b atter y   c h ar g er ,   w h ic h   ex tr a cts p o w er   f r o m   an   AC - li n s o u r ce ,   r eq u ir es  an   AC /D C   co n v er ter   r ec tif ier   w i th   s er ies  r es is ta n ce   to   co n tr o th p o w er   f lo w   f o r   ch ar g i n g   th b atter y   s y s te m .   B u th co n v e n tio n a b atter y   ch ar g er   h a s   m an y   d is ad v an ta g es  li k h i g h   r ip p le   ch ar g i n g   cu r r en t,  lo w   e f f icie n c y   an d   lar g s ize .   I n   liter atu r e ,   s ev er al  ch ar g i n g   cir cu it s   h av b ee n   p r o p o s ed   to   o v er co m t h ese   d is ad v a n ta g e s   o f   t h co n v e n tio n a b atter y   ch ar g er   to   i m p r o v t h e   p er f o r m a n ce   w it h   h i g h - p er f o r m a n ce   b atter y   c h ar g er   w h ic h   is   s m all  i n   s ize  an d   h i g h   ef f icie n c y   [ 1 0 ] .   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I J PEDS     I SS N:  2088 - 8 694       Ha r d w a r I mp leme n ta tio n   o S o la r   P h o to vo lta ic  S ystem  b a s ed   Ha lf B r id g . . .   ( R a kh i K )   1623   T h o p er atio n   o f   d esig n ed   co n v er ter   at   h i g h er   f r eq u en cie s   co n s id er ab l y   r ed u ce s   t h s ize   o f   p ass i v e   co m p o n e n t s ,   s u c h   as   tr an s f o r m er s   a n d   f ilte r s .   Ho w e v er ,   t h s w itc h in g   lo s s   w i ll  i n cr ea s as  th s w itc h i n g   f r eq u en c y   is   in cr ea s ed .   T h is   c o n d itio n ,   i n   t u r n ,   d ec r ea s es  t h ef f icie n c y   o f   th e   b atter y   ch a r g er s .   T o   r ed u ce   th e   s w itc h in g   lo s s e s   a n d   to   al l o w   h i g h   f r eq u en c y   o p er atio n s ,   r e s o n a n s w itc h i n g   tec h n iq u e s   h av e   b ee n     d ev elo p ed   [ 1 0 ] .   T h ese  r eso n an co n v er ter s   ar b asicall y   s er ies,  p ar allel  an d   s er ie s - p ar allel  r eso n a n t   co n v er ter s .   I n   s er ie s   r eso n a n co n v er ter   th o u tp u lo ad   ap p ea r s   in   s er ies  w i th   t h r eso n a n tan k .   U n li k th e   SLR  co n v er ter ,   w h er t h o u t p u s ta g o r   th lo ad   ap p ea r s   in   s er ie s   w it h   t h r eso n a n ta n k ,   h er t h o u tp u t   s tag i s   co n n ec ted   in   p ar allel   w it h   t h r eso n a n t - ta n k   ca p ac ito r .   T h s er ies  a n d   p ar allel  r eso n an co n v er ter s   h av v ar io u s   d r a w b ac k s .   I n   s e r ies  r eso n an co n v er ter   th c h ar g in g   v o lta g ca n n o b r eg u l ated   at  n o - lo ad   an d   lig h t - lo ad   co n d itio n s .   I n   ca s o f   p ar allel  r eso n an co n v er ter ,   cu r r en th r o u g h   r eso n an co m p o n e n ts   i s   r elativ el y   in d ep en d e n o f   t h e   lo ad .   On   th o th er   h a n d ,   th s er ies p ar allel  r eso n an co n v er ter   o v er co m e s   d r a w b a ck s   o f   s er ies,  p ar allel   r eso n an t   co n v er ter s   w h ic h   co m b in e   th e   ad v a n ta g es  o f   t h s er ies  a n d   p ar allel  co n v er ter s   [ 1 0 ] .     T h is   p ap er   p r esen ts   th h ar d w ar i m p le m en ta tio n   o f   s o lar   p h o to v o ltaic  s y s te m   b ased   h alf   b r id g s er ies - p ar allel  r eso n a n co n v e r ter   f o r   b att er y   c h ar g er   w i th   f u zz y   lo g ic  co n tr o ller   w h ic h   h as  b ee n   d esi g n ed ,   i m p le m en ted   i n   p r o to - t y p h a r d w ar m o d el  o f   Half   B r id g Ser ies - P ar allel  R eso n an C o n v er ter   ( HB SP R C )   to p o lo g y   a n d   it ' s   p er f o r m a n ce s   h a v b ee n   r ep o r ted   in   d etail.       2 .         CO NVERT E T O P O L O G Y   I n   co n v en t io n al  s y s te m ,   t h r ec tif ied   s u p p l y   is   d ir ec tl y   co n n ec ted   to   th b atter y   c h ar g e r   cir cu it  w h ic h   is   co m b in at io n   o f   HB SP R C   a n d   r ec tif ier .   T h r ec tifie d   o u tp u is   f il ter ed   th e n   it  is   g iv e n   to   b atter y   ch ar g er   cir cu it.  B u in   t h p r o p o s ed   s y s te m ,   D C   s o u r ce   is   r ep lace d   b y   s o lar   p h o to v o ltaic  s y s te m   w h ich   h a s   co n s ta n o u tp u v o ltag e   w it h   v o lta g r eg u latio n   co n tr o lle r .   T h cir cu it  d iag r a m   o f   b a tter y   c h ar g er   w it h   HB SP R C   co n s i s ts   o f   Half   b r id g in v er ter ,   r eso n an ta n k   cir cu it,  v o ltag e - d r iv e n   r ec ti f ier   an d   L C   f ilter   is   s h o w n   i n   Fi g u r e   1 .               Fig u r 1 .   P r o p o s ed   B atter y   C h ar g er   C ir cu it T o p o lo g y       W h er L S ,   C S ,   C P   r ep r esen t   r eso n an t   in d u cto r ,   s er ies  r e s o n an ca p ac ito r   an d   p ar allel  r eso n an t   ca p ac ito r   r esp ec tiv el y .   T h t wo   ca p ac ito r s ,   C 1   a n d   C 2 ,   s p lit  th i n p u t   v o lta g o f   t h SP s y s te m   v o lta g a n d   its   v al u s h o u ld   b lar g e.   T h h al f   b r id g e   in v er ter   co n s i s t s   o f   t w o   b id ir ec tio n al   s w i tch es  S 1   a n d   S 2 .   . E ac h   b id ir ec tio n al  p o w er   s w itc h   co n s i s ts   o f   MO SF E T   an d   its   b o d y   d io d e[ 1 0 ] .   T h ese  t w o   ac ti v p o w er   s w itc h e s   ar d r iv en   b y   n o n   o v er lap p in g   r ec tan g u lar - w av tr i g g er   s ig n als  V GS 1   an d   V GS 2   w ith   d ea d   ti m e.   C ap ac ito r   Cs   i s   co n n ec ted   i n   s er ie s   w it h   i n d u cto r   Ls   as  in   th s er ies  r e s o n an i n v er ter ,   a n d   th f u ll - b r id g r ec ti f ier   is   co n n ec ted   in   p ar allel  w it h   ca p ac ito r   C P   as  in   th p ar allel  r eso n an co n v er ter [ 1 ] .   Hen ce   it  is   ca lled   s er ies - p ar allel  r eso n an co n v er ter .   T h ap p lied   s u p p l y   v o lta g to   r eso n an ta n k   cir cu i i s   +V A   o r   V A   d ep en d in g   o n   w h et h er   S 1   i s   o n   o r   S 2   i s   o n .   L O ,   C O   r ep r ese n t s   f i lter   in d u ct o r   an d   f ilter   ca p ac ito r   r esp ec tiv el y   w h ich   p er f o r m   as a   lo w   p ass   f il ter   f o r   s m o o t h er   o u tp u t v o lta g an d   cu r r e n t a n d   R O   r ep r esen t s   r esis ti v lo ad .     2 . 1   M o des   o f   O pera t io     T h s tead y   s tate  o p er atio n   o f   HB SP R   co n v er ter   ch ar g in g   cir cu it i n   o n s w itc h in g   p er io d s   ar d iv id ed   in to   f o u r   m o d es a n d   it  h ad   b ee n   r ep o r ted   in   d etail  [ 1 ]   an d   [ 1 0 ] .     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 6 2 2     163 0   1624   2 . 2 .     Desig n o f   H a lf   bridg S er ies - P a ra llel R eso na nt   Co nv er t er       T h d esig n   p r o ce d u r o f   th e   h al f   b r id g s er ie s - p ar allel  r eso n an co n v er ter   h ad   b ee n   r ep o r te d   in     d etail  [ 1 ]   an d   [ 1 0 ] .   I n   th is   a p p licatio n   HB SP R C   h as  b ee n     d esig n ed   w i th   f o llo w in g     r eq u ir e m en ts ,   in p u v o ltag e   V in   =   4 0 V,   o u tp u t   v o lt ag V o   1 2 (   E q u i v ale n to   b atter y   v o lta g e) ,   o u tp u c u r r en I o 2 . 4 A ,   q u alit y   f ac to r   =1 ,   r eso n an t   f r eq u en c y   w o   8 3 k Hz  an d   s w i tch i n g   f r eq u en c y   w s   8 7 k Hz[ 1 0 ] .         3 .         SI M UATI UO RE SU L T A ND  A NALY SI S     T h o p en   lo o p   s im u latio n   s t u d y   o f   Hal f   b r id g s er ie s   p ar allel  r eso n an co n v er ter   h ad   b ee n   s i m u late d   u s i n g   Ma tlab Si m u li n k   a n d   th r esu lt s   w er d is c u s s ed   an d   p r esen t ed   in   [ 1 0 ] , Fro m   th r esu lt s ,   it  w a s   f o u n d   th at  w h e n   th e   s w itc h i n g   f r eq u en c y   d ec r ea s es  th e f f icie n c y   o f   t h co n v er ter   i n cr ea s e s .   W h en   s w itc h i n g   f r eq u en c y   eq u als  t h r eso n an f r eq u en c y ,   e f f icien c y   i s   m ax i m u m   o f     9 0 %.   A n d   al s o   f o u n d   th at,   o u tp u p o w e r   is   m ax i m u m   w h e n   s w itc h i n g   f r eq u e n c y   i s   eq u al   to   r eso n an f r eq u e n c y   ( 8 3   k Hz)   a n d   as  t h s w itc h i n g   f r eq u en c y   i n cr ea s es o u tp u t p o w er   d ec r ea s es [ 1 0 ] .       3 . 1 .     F uzzy   L o g ic  Co ntr o ller  I m ple m ent a t io     T h clo s ed   lo o p   co n tr o o f   HB SP R C   h as  b ee n   d o n b y   s e n s in g   v o ltag a n d   co m p ar ato r   cir cu it.  T h co n tr o cir cu it  a n d   p o w er   c i r cu its   ar i s o lated   w it h   h elp   o f   is o lat io n   cir c u it.  T h co n tr o ller   g e n er ated   s w itc h in g   p u l s es  ar a m p li f ie d   w ith   u s o f   d r iv er   cir cu i to   m ee r eq u ir ed   m a g n it u d o f   s w itc h i n g   d ev ice  . I n   th is   s ec t io n   clo s ed   lo o p   f u zz y   co n tr o ller   d esig n     a n d   i m p l e m en tatio n   h a s   b ee n   d is c u s s e d .   T w o   i n p u t   f u zz y   lo g ic  co n tr o ller   is   d esig n ed   w it h   er r o r   an d   ch an g in   er r o r   to   co n tr o th o u tp u cu r r en o f   HB SP R C .     Fig u r e   2 . s h o w s   th e   f u zz y   s u r f ac e   co n tr o ller   a n d   T ab le. 1   p r o v id es  th e   r u le  b ase   o f   d esig n ed   co n tr o ller .   T h s tead y /tra n s ie n s tate  p er f o r m an ce   o f   d esi g n ed   f u zz y   co n tr o ller   h as  b ee n   test ed   in   s i m u latio n   as  w e ll a s     h ar d w ar i m p le m e n tatio n .   I t o f f er s   g o o d   r esp o n s f o r   b o th   co n d itio n s .           Fig u r 2 .   Fu zz y   C o n tr o lli n g   S u r f ac e       T ab le  1 . Fu zz y   R u le  B ase   Er r o r     C h a n g e   i n   Er r o r     NB     NS     Z     PS     PB   NB   NB   NB   NB   NS   Z   NS   NB   NB   NS   Z   PS   Z   NB   NS   Z   PS   PB   PS   NS   Z   PS   PB   PB   PB   Z   PS   PB   PB   PB   N B :   N e g a t i v e   b i g   N S :   N e g a t i v e   smal l   Z :   Ze r o   P S :   P o si t i v e   b i g   P B :   P o si t i v e   smal l       T h tr an s ien t/d y n a m ic  s tate  p er f o r m an ce   o f   d esig n ed   f u zz y   c o n tr o ller   is   test ed   w ith   i n tr o d u cin g   lo ad   ch an g a f ter   0 . 0 4 s ec .   Fig u r e   3   s h o w s   th e   o u tp u t   cu r r en w a v ef o r m   w h e n   r esi s ti v lo ad   is   u s e d   to   i n tr o d u ce d   f o r   lo ad   ch an g e .   I is   f o u n d   th at,   o u tp u c u r r en is   2 . 4 A   u p   t o   0 . 0 4 s ec ,   af ter   th at  it  c u r r en r ea ch es  to   4 A   w it h   lo ad   ch an g e.   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I J PEDS     I SS N:  2088 - 8 694       Ha r d w a r I mp leme n ta tio n   o S o la r   P h o to vo lta ic  S ystem  b a s ed   Ha lf B r id g . . .   ( R a kh i K )   1625       Fig u r 3 .   Ou tp u t c u r r en t   w it h o u t c o n tr o ller       Fig u r 4   il lu s tr ates   th e   o u tp u v o lta g a n d   cu r r e n o f   t h d esig n ed   co n v er ter   w i th   f u zz y   lo g ic   co n tr o ller .   I is   clea r   th at,   w h e n   th lo ad   ch a n g i s   i n tr o d u ce d   at  0 .   0 4   s ec   o u tp u v o ltag i s   d r o p p in g   f r o m   1 2   to   6 . 4   V.   B u t h lo ad   cu r r en is   r eg u lated   b y   d esi g n e d   f u zz y   co n tr o ller   an d   it  h as   b ee n     m ai n tai n ed   co n s ta n c u r r en o f   2 . 4   A   f o r   en tire   s i m u lat io n   p er io d   . T h d esig n ed   f u zz y   co n tr o ller   p r o v id es  b etter   c u r r en t   r eg u lat io n   ev e n   u n d er   lo ad   v ar y i n g   co n d itio n s   w h ic h   is   m o s s u itab le  ch ar ac ter is t ic  r eq u ir ed   f o r   b atter y   ch ar g er .             Fig u r 4 .   Ou tp u v o ltag a n d   cu r r en w it h   F u zz y   co n tr o ller       3 . 2 .     H a rdwa re   I m p le m ent a t io n o f     H B SPRC   f o B a t t er y   Cha rg ing   Circ uit     T h d ev elo p ed   lab o r at o r y   p r o to ty p m o d el  o f   t h HB SP R C   is   s h o w n   i n   Fi g u r 5 . T h p r o to - ty p e   m o d el  h as  b ee n   te s ted   w i th   4 0 in p u an d   o u tp u v o ltag o f   1 2   w h ic h   is   eq u i v ale n to   th s ec o n d ar y   b atter y .   T h i s   m o d el  h a s   b ee n   b u ilt  w ith   HB SP R C   p o w er   c ir cu it  ( I R 5 4 0 N) ,   A r m   p r o ce s s o r   b ased   co n tr o l   cir cu it  ( Keil  k it),   Dr iv er   an d   I s o latio n   cir cu it  ( T L P   2 5 0 ) .   T h d esig n   p ar am e ter s   o f   ex p er im e n tal  s et - u p   is   g iv e n   i n   T ab le   3.   As  d is c u s s ed   i n   s ec tio n   3 . 1 ,   th f u zz y   lo g ic   co n tr o ller   h a s   b ee n   d esi g n ed   to   g e n er ate  s w itc h in g   p u ls es   f o r   t h HB SP R   co n v e r ter .   Fig u r e   6   s h o w s   g e n er at ed   p u ls o u tp u t   u s i n g   Keil  k it   ( A r m   P r o ce s s o r )   w h ic h   h a s   p ea k - p ea k   v o lta g o f   3 . 8   V.   I is   n o s u f f ic ien f o r   d r iv in g   p o w er   MO SF E T   s w i tch es  o f   HB SP R C .   Hen ce   d r iv er   an d   is o latio n   cir cu it  ( T L P 2 5 0 )   h as  b ee n   d esig n ed   an d   it  is   u s ed   f o r   b o o s tin g   th v o lta g lev e l   f r o m   3 . 8 to   1 2   w h ic h     is   s h o w n   i n   Fi g u r 7 ,   as a   d r iv er   c ir cu it o u tp u t v o lta g e.   I n   [ 1 0 ] ,   m o d es  o f   o p er atio n   a n d   k e y   w av e   f o r m s   o f   HB SP R   co n v er ter   h ad   b ee n   p r esen te d .   Her th e   f o cu s   h a s   b ee n   g i v en   to   p r o to - t y p h ar d w ar i m p le m en ta t io n   an d   it s   r es u lts .   Fig u r e   8   d is p la y s   t h v o ltag e   ac r o s s   th p o w er   s w itc h   o f   H B SP R   co n v er ter   cir cu it.  T h p ea k - p ea k   v o lta g ac r o s s   th s w itc h   i s   4 0 b ec au s th   ap p lied   in p u v o lta g is   4 0 V. T o   r e d u ce     tu r n   o f f   v o lta g s tr ess   o n   p o w er   s w itc h ,   tu r n   o f f   s n u b b er   cir cu its   ca n   b u s ed .   Fig u r e   9 .   p r esen ts   o u tp u v o lta g o f   h a lf - b r id g e   in v er ter   cir cu it  w h ic h   is   s q u ar w av e   w it h   4 0 a m p lit u d an d   8 7   k Hz  f r eq u e n c y .     Fig u r 1 0 . p r esen ts   th v o lta g ac r o s s   r eso n an in d u cto r   w h ich   h as  r eso n a n f r eq u en c y   o f   d esig n ed   8 7 k Hz.   T h v o ltag e   ac r o s s   p a r allel  r eso n a n ca p ac ito r   an d   h alf   b r id g i n v er ter   o u tp u V A   is   s h o w n   in   Fi g u r 1 1 . I t is   clea r   th a t,  v o lta g ac r o s s   ca p ac ito r   C p   is   a   s i n w av e   w it h   p ea k - p ea k   v o lta g o f   V CP   is   5 8 V. T h V C P   is   r ec tif ied   to   o b tain   an   o u tp u d v o ltag e.   0 0 . 0 2 0 . 0 4 0 . 0 6 0 . 0 8 0 . 1 -2 0 2 4 6 8 10 12 14 T i m e ( S e c )     O U T P U T   C U R R E N T ( A ) O U T P U T   V O L T A G E ( V ) 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 6 2 2     163 0   1626   T ab le  3 . Har d w ar   P ar am eter s   V a r i a b l e   V a l u e   I n p u t   V o l t a g e   40V   O u t p u t   V o l t a g e   12V   S w i t c h i n g   F r e q u e n c y   8 7 K H z   I n p u t   S i d e   C a p a c i t o r   C 1 ,C 2   1 0 0 0 u F ( e l e c t r o l y t i c )   S w i t c h e s S 1 ,S 2   M O S F ET   I R F 5 4 0 N   R e so n a n t   C a p a c i t o r C P ,C R   1 u F ( n o n - e l e c t r o l y t i c )   R e so n a n t   I n d u c t o r   L S   1 2 u H   R e c t i f y i n g   D i o d e s   U F 5 4 0 8   O u t p u t   F i l t e r   I n d u c t o r   L O   4 . 9 mH   O u t p u t   F i l t e r   C a p a c i t o r   C O   1 0 0 0 u F ( e l e c t r o l y t i c )           F i gu r 5.   L ab o r ato r y   p r o to t y p m o d el  o f   t h HB SP R C                   Fig u r 6 .   Gen er ated   P u ls o u t p u t f r o m   Kei l k it  u s in g   Fu zz y   L o g ic.     Fig u r 7 .   P u ls o u tp u t   f r o m   d r iv er   an d   is o latio n   cir cu it.           Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I J PEDS     I SS N:  2088 - 8 694       Ha r d w a r I mp leme n ta tio n   o S o la r   P h o to vo lta ic  S ystem  b a s ed   Ha lf B r id g . . .   ( R a kh i K )   1627       Fig u r 8 .   Vo ltag ac r o s s   s w itc h   V S1           Fig u r 9 .   Half   B r id g I n v er ter   Ou tp u t               Fig u r 10 .   V o ltag ac r o s s   r es o n an t i n d u cto r       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 6 2 2     163 0   1628       Fig u r 11 .   Vo ltag ac r o s s   p ar allel  r eso n an t c ap ac ito r   an d   Half   B r id g in v er ter   o u tp u t V A   a n d   V CP       T h v o ltag ac r o s s   s er ies  a n d   p ar allel  r eso n an ca p ac ito r   is   illu s tr ated   in   Fig u r 1 2 .   I n   w h ic h   t h e   v o ltag ac r o s s   s er ie s   ca p ac ito r   is   p u r s in w av e.   T h f r eq u en c y   o f   v o lta g ac r o s s   C &   C R   is   8 7   k Hz  a n d   th p ea k - p ea k   v o lta g ac r o s s   C P (V CP )   is   g r ea ter   th a n   th v o ltag ac r o s s   C R   (V CR ) .   T h e r is   n o   p h ase  s h if t   b et w ee n   th e s t w o   w av e f o r m s .         Fig u r 1 2 .   Vo ltag ac r o s s   s er i es a n d   p ar allel  r eso n an t c ap ac i to r           Fig u r 1 3 .   Vo ltag ac r o s s   d io d es DR 1   an d   D R 2       Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I J PEDS     I SS N:  2088 - 8 694       Ha r d w a r I mp leme n ta tio n   o S o la r   P h o to vo lta ic  S ystem  b a s ed   Ha lf B r id g . . .   ( R a kh i K )   1629   T h v o ltag e   ac r o s s   d io d es D R 1   an d   D R ar p r ese n ted   i n   F ig u r e1 3 .   T h v o ltag e   ac r o s s   DR 1   is   s i m ilar   to   DR 3   a n d   th v o lta g ac r o s s   DR 2   i s   s i m ilar   to D R 4 . T h p ea k   v o lta g ac r o s s   th p o w er   d io d es a r   m ai n tai n ed   at  2 9 . 7 ,   th u s   r ed u ce s   th s w i tch i n g   s tr ess   ac r o s s   p o w er   s w i tch es.       Fig u r 1 4 ,   b ev id en ce   f o r   th o u tp u v o lta g ac r o s s   th lo ad   r esis to r   o f   5 Ω   is   1 1 . 9 3   u n d er   lo ad   v ar y i n g   co n d it io n .   Fro m   t h e   r esu l ts   it  i s   clea r   t h at,   t h d esig n ed   HB SP R   co n v er ter   o p er ates  at  d esire d   ch ar ac ter is tic s   w h ic h   r ed u ce s   th   s w itc h i n g   lo s s   an d   v o lt ag s tr e s s   o f   p o w er   s w itc h es   an d   also   i n cr ea s e   ef f icien c y   o f   co n v er ter .               Fig u r 1 4 .   Ou tp u t v o lta g ac r o s s   L o ad   R es is to r       4 .         CO NCLUS I O N   T h s o lar   p h o to v o ltaic  s y s te m   b ased   h al f - b r id g s er ies p ar allel  r eso n an co n v er ter   ( HB SP R C )   ch ar g er   f o r   b atter y   i n te r f ac h as  b ee n   d esi g n ed   to   eli m in a te   b o th   lo w   a n d   h i g h - f r eq u e n c y   cu r r en r ip p les  o n   th b atter y   ch ar g i n g   ,   t h u s   m a x i m ize  t h l if e   o f   s ec o n d ar y   b atter y .   T h d esire d   ch ar ac ter i s tics   o f   t h   d esi g n ed   co n v er ter   h a s   b ee n   ac h iev ed   b y   tu r n i n g   o n   at  ze r o   cu r r en a n d   ze r o   v o ltag w ith     s w itc h i n g   f r eq u en c y   g r ea ter   th an   th a t o f   r eso n an ce   f r eq u e n c y   w h ich   lead s   to   f r ee w h ee li n g   d io d es n ee d   n o h a v v er y   f a s t r ev er s e - r ec o v er y   ch ar ac ter is tic s .   He n ce   it  r ed u ce s   th e   s w i tch i n g   lo s s   a n d   v o ltag s tr e s s   ac r o s s   t h p o w er   s w itc h es   w h ic h   in cr ea s es   t h e f f ic ien c y   o f   t h co n v er ter .   T h h ar d w ar i m p le m en ta tio n   o f   Hal f   B r id g Ser ie s   P ar allel  R eso n a n t   C o n v er ter   (   HB SP R C )   s w itc h i n g   tec h n iq u h as   b ee n   v er if ied   f o r   b atter y   c h a r g in g   s y s te m   m o d el  w it h   f u zz y   lo g ic  co n tr o h a d   b ee n   test ed   w i th   Keil  k it  ( A r m   P r o ce s s o r ) .   Fro m   th e   r esu l ts ,   it  i s   f o u n d   th at   s i m u lat io n   an d   h ar d w ar r es u l ts   w er s i m ilar   u n d er   th te s in p u v o lta g o f   4 0 an d   o u t p u v o lta g o f   1 2 ev en   u n d er   lo ad   v ar y i n g   co n d i tio n s .       RE F E R E NC E S   [1 ]   Yin g - Ch u n   Ch u a n g ,   Y u - L u n g   Ke ,   Hu n g - S h ian g   Ch u a n g     a n d   Yu - M in   C h e n   A n a ly sis  a n d   Im p le m e n tatio n   o f   Ha lf  Brid g e   se ries - P a ra ll e Co n v e rter  f o Ba tt e r y   Ch a rg e rs "   IEE In d u stria a n d   Co mm e rc ia Po we sy ste ms   T e c h n ica l   Co n fer e n c e ,   M a y   2 0 1 0 ,   p p   1 - 11 .   [2 ]   Y.  Ja n g   a n d   M .   M .   J o v a n o v i,   c o n tac tl e ss   e lec tri c a e n e rg y   tra n sm issio n   s y ste m   f o p o rtab le - tele p h o n e   b a tt e ry   c h a rg e rs” ,   IEE E   T ra n s.  I n d .   El e c t ro n . ,   v o l.   5 0 ,   n o .   3 ,   Ju n .   2 0 0 3 ,   p p .   5 2 0 5 2 7 .   [3 ]   J.  H.  Ch o i,   J.  M .   Kw o n ,   J.  H.  Ju n g ,   a n d   B.   H.  Kw o n ,   Hig h - p e rf o r m a n c e   o n li n e   UP S   u sin g   th re e - leg - ty p e   c o n v e rter,”  IEE   T r a n s.  In d .   El e c tro n . ,   v o l.   5 2 ,   n o .   3 ,   Ju n .   2 0 0 5 ,   p p .   8 8 9 8 9 7 .   [4 ]   T .   S .   M u n d ra   a n d   A .   Ku m a r,   A n   in n o v a ti v e   b a tt e ry   c h a rg e fo sa f e c h a rg in g   o f   NiM H/NiCd   b a tt e ries ,   IEE E   T ra n s.  C o n s u m.  El e c tro n . ,   v o l.   5 3 ,   n o .   3 ,   A u g .   2 0 0 7   [5 ]   F .   Bo ic o ,   B.   L e h m a n ,   a n d   K.   S h u jae e ,   S o lar  b a tt e ry   c h a rg e rs  f o NiM b a tt e ries ,   IEE E   T ra n s.  P o we El e c tro n . v o l.   2 2 ,   n o .   5 ,   p p .   1 6 0 0 1 6 0 9 ,   S e p .   2 0 0 7 ,   p p .   1 0 4 4 1 0 5 2 .   [6 ]   S .   J.  Ch ian g ,   H.  J.  S h ieh ,   a n d   M .   C.   Ch e n ,   M o d e li n g   a n d   c o n tro o f   P V   c h a rg e s y ste m   w it h   S EP IC  c o n v e rter,”  IEE T ra n s.  I n d .   El e c tro n . ,   v o l .   5 6 ,   n o .   1 1 ,   No v .   2 0 0 9 ,   p p .   4 3 4 4 4 3 5 3 .   [7 ]   Y.  C.   Ch u a n g ,   Y.  L .   Ke ,   H.  S .   Ch u a n g ,   a n d   H.  K.  Ch e n ,   Im p le m e n tatio n   a n d   a n a ly sis  o a n   i m p ro v e d   se r ie s - lo a d e d   re so n a n DC DC  c o n v e rter  o p e ra ti n g   a b o v e   re so n a n c e   f o b a tt e r y   c h a rg e rs,”  IEE T ra n s.  In d .   A p p l . ,   v o l.   4 5 ,   n o .   3 ,   M a y /Ju n .   2 0 0 9 ,   p p .   1 0 5 2 1 0 5 9 .   [8 ]   Rica rd o   Ba rre ro ,   Jo e ri  V a n   M ierl o   &   P h il ip p e   L a taire ,   De sig n   o f   Bi - d irec ti o n a S e ries   Re so n a n Co n v e rter as   P e a k   P o w e Un it   in   Hy b rid   El e c tri c   Ve h icle s” ,   IEE in ter n a ti o n a c o n f e re n c e   o n   In d u stri a T e c h n o l o g y ( ICIT ),   2 0 1 0 ,   p p   1 1 0 2     1 1 0 7   [9 ]   P ier o   P   Bo n isso n e , P ra tap   . S     Kh e d k a r,   M ich a e S h a tt e n ,   F u z z y   lo g ic  c o n tro o f     re so n a n c o n v e rter  f o p o w e su p p ly ,   Ge n e ra El e c tric Co o p e ra te R e se a rc h   a n d   De v e lo p me n S c h e n e c ta d y ,   Ne w   Yo rk .   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 6 2 2     163 0   1630   [1 0 ]   Ra k h K,  Ilan g o . K,  M a n ju n a t h   V   a n d   M a n j u la  G   N a ir, S imu latio n   A n a l y sis  o f   H a lf  Brid g e   S e ries   P a ra ll e Re so n a n C o n v e rter  b a se d   Ba tt e r y   Ch a rg e f o P h o t o v o lt a ic  S y st e m ,   IEE E - In ter n a t io n a Co n fer e n c e   o n   Po we r   a n d   En e rg y   S y ste ms T o wa r d s S u sta in a b le E n e rg y   S y ste ms   ( PE S T S E2 0 1 4 ) ,   M a rc h ,   2 0 1 4 .     [1 1 ]   A s e p   Nu g ro h o   ,   Esti k o   Ri jan to   ,   a n d   L a ti f   Ro z a q i   Bu c k   Co n v e rt e Co n tr o f o L e a d   A c id   Ba tt e ry   Ch a rg e u sin g   P e a k   Cu rre n t   M o d e   In t.   J .   P o we r E lec tro n .   Dr ive   S y st.,   Vo l.   8 ,   No .   2 ,   Ju n e   2 0 1 7 ,   p p .   6 8 6 - 6 9 4 .   [1 2 ]   A .   El a m a th y * ,   G .   V ij a y a g o w ri,   V .   Niv e th a .   Bid irec ti o n a Ba tt e ry   Ch a rg e f o P V   Us i n g   In terle a v e d   F o u rp o rt  DC - DC Co n v e rter ”,   T EL KOM NIKA  In d o n e sia n   J o u r n a o El e c trica E n g i n e e rin g ,   V o l.   1 4 ,   No .   3 ,   Ju n e   2 0 1 5 ,   p p .   4 2 8     4 3 3 .       B I O G RAP H I E S O F   AUTH O RS       Ra k h c u rre n tl y   se rv e a A s si sta n P r o f e ss o in   th e   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   a t   Co ll e g e   o f   En g in e e rin g   a n d   T e c h n o lo g y   P a y y a n n u r.   S h e   re c e iv e d   h e M . T e c h   (P o w e El e c tro n ics f ro m   Am rit a   S c h o o o f   En g i n e e rin g ,   Be n g a lu ru   Ca m p u s ,   A m rit a   V ish w a   V id y a p e e th a m ,   Am rit a   Un iv e rsit y   in   Ju n e   2 0 1 4 .   S h e   c o m p lete d   h e B. T e c h   De g re e   in   El e c tri c a l   a n d   El e c tro n ics   En g in e e rin g   a Co ll e g e   o f   En g in e e rin g   T rik a ip u r CUSAT ,   Ke ra l a   . S in c e   2 0 1 4   s h e   is  a ss o c iate d   w it h   Co ll e g e   o f   En g in e e rin g   a n d   T e c h n o lo g y   P a y y a n n u r.             Dr.  Ilan g o   K.  c u rre n tl y   s e rv e s   a A s sista n P r o f e ss o r   in   th e   De p a rtme n o f   El e c tri c a a n d   El e c tro n ics   E n g in e e rin g   a A m r it a   S c h o o l   o f   En g in e e ri n g ,   Am rit a p u ri   Ca m p u s.  Dr.  Ila n g o   re c e iv e d   h is  P h . D.  De g re e   in   El e c tri c a En g in e e rin g   f ro m   Am rit a   V ish w a   V id y a p e e th a m ,   Am ri ta  S c h o o o f   En g i n e e rin g ,   Am rit a p u ri  Ca m p u in   A u g u st  2 0 1 6 .   He   h a b e e n   tea c h in g   1 2   y e a rs  f o u n d e g ra d u a te  a n d   p o st  g ra d u a te   c o u rse a n d   p re se n tl y   h e   is  w it h   Am rit a   S c h o o o f   En g in e e rin g   (Am rit a p u ri  Ca m p u s),  Am rit a   V ish w a   V id y a p e e th a m .   He   is  a n   a c t iv e   m e m b e o IEE a n d   a   li fe   m e m b e o f   IS T E.   His  re se a rc h   in tere st  in c lu d e s,  Re n e w a b le  En e r g y   S o u rc e &   P o w e Qu a li ty ,   P o w e El e c tro n ics   Driv e s an d   Co n tro l ,   E n e rg y   Co n se rv a ti o n   &   M a n a g e m e n t.         Dr.  M a n ju la  G .   Na ir     c o m p lete d   h e P h i n   P o w e El e c tro n ics   f ro m   th e   In d ian   In stit u te  o f   T e c h n o lo g y ,   De lh i,   in   2 0 0 7 .   He r   d isse rtatio n   w a o n   S h u n t   A c ti v e   P o w e F il teri n g   f o P o w e Qu a li ty   I m p ro v e m e n t’.   Dr.  M a n ju la  Na ir  h a g u id e d   se v e ra B. T e c h   a n d   M . T e c h   re se a rc h   p ro jec ts.   S h e   h a a lso   g u i d e d   tw o   P h . st u d e n ts  in   th e   a re a   o f   El e c tri c   P o w e Qu a li ty   Im p ro v e m e n a n d   Re n e w a b le  En e rg y   so u rc e s.  S h e   h a to   h e c re d it ,   a   th re e   y e a f u n d e d   re se a rc h   p ro jec u n d e th e   Yo u n g   S c ien t i st  F a st  T ra c k   S c h e m e   sp o n so re d   b y   De p a rt m e n o f   S c ien c e   &   T e c h n o lo g y   (DST - S ERC),   M in istry   o Hu m a n   Re so u rc e   D e v e lo p m e n (M HRD ),   G o v e rn m e n o f   In d ia,  w h ich   sh e   c o m p lete d   in   2 0 1 2   a n d   a n o t h e p ro jec f u n d e d   b y   Am rit a ,   Et ti m a d a c a m p u s,   c o m p lete d   in   2 0 0 8 .       Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.