I n t e r n a t i o n a l   J o u r n a l   o f   P o w e r   E l e c t r o n i c s   a n d   D r i v e   S y s t e m   ( I J P E D S )   V o l . 2 ,   N o . 3 ,   S e p t e m b e r   2 0 1 2 ,   p p .   3 4 5 ~ 3 5 2   I S S N :   2 0 8 8 - 8 6 9 4             3 4 5       J o u r n a l   h o m e p a g e :   h t t p : / / i a e s j o u r n a l . c o m / o n l i n e / i n d e x . p h p / I J P E D S   S i m u l a t i o n   B a s e d   P e r f o r m a n c e   a n a l y s i s   o f   A c t i v e   C l a m p   D H B   Z V Z C S   B i d i r e c t i o n a l   D C - D C   c o n v e r t e r   f o r   L o w   P o w e r   A p p l i c a t i o n s         V . V .   S u b r a h m a n y a   K u m a r   B h a j a n a   *   *   A s s o c i a t e   P r o f e s s o r ,   S c h o o l   o f   E l e c t r o n i c s   E n g g ,   K I I T   U n i v e r s i t y , Bh u b a n e s w a r , I n d i a       A r t i c l e   I n f o     A B S T R A C T     A r t i c l e   h i s t o r y :   R e c e i v e d   A u g   9 ,   2 0 1 2   R e v i s e d   S e p   2 ,   2 0 1 2   A c c e p t e d   S e p   1 0 ,   2 0 1 2       A   n o v e l   a c t i v e   c l a m p   d u a l   h a l f   b r i d g e   D C/ D c o n v e r t e r   w i t h   b i d i r e c t i o n a l   p o w e r   f l o w   i s   p r o p o s e d   i n   t h i s   p a p e r   a n d   c o m p a r a t i v e   a n a l y s i s   b e t w e e n   a c t i v e   c l a m p   D H Z V Z CS   a n d   Z V S - Z C S   b i d i r e c t i o n a l   D C - D C   c o n v e r t e r   t o p o l o g i e s   i s   a l s o   p r e s e n t e d .   B y   a d d i n g   a c t i v e   c l a m p i n g   c i r c u i t s   t o   b o t h   b r i d g e s ,   z e r o   v o l t a g e   a n d   z e r o   c u r r e n t   s w i t c h i n g   a r e   a c h i e v e d   t o   i m p r o v e   t h e   p e r f o r m a n c e   o f   t h e   b i d i r e c t i o n a l   D C/ D c o n v e r t e r .   T h e   p r i n c i p l e   o f   o p e r a t i o n   i s   a n a l y z e d   a n d   s i m u l a t e d .   W i t h   t h e   p r o p o s e d   a c t i v e   c l a m p   Z V Z CS   c o n c e p t ,   t h e   M A T L A s i m u l a t i o n   r e s u l t s   o f   t h e   a p p l i c a t i o n s   o f   t h e   f u e l   c e l l   a n d   b a t t e r y   h a v e   b e e n   o b t a i n e d   a n d   c o m p a r e d   w i t h   t h o s e   o f   Z V S - Z CS   b i d i r e c t i o n a l   c o n v e r t e r .   T h e   s i m u l a t i o n   r e s u l t s   o f   p r o p o s e d   c o n v e r t e r   i s   c o m p a r e d   w i t h   t h e   Z V S - Z C S   b i d i r e c t i o n a l   D C - D c o n v e r t e r ,   e f f i c i e n c y ,   s w i t c h i n g   l o s s e s   a r e   t h e   k e y   p a r a m e t e r s   c o m p a r e d .     K e y w o r d :   A c t i v e   C l a m p   D C - D C   C o n v e r t e r   D H B     Z C S   Z V S   Co p y r i g h t   ©   2 0 1 2   I n s t i t u t e   o f   A d v a n c e d   E n g i n e e r i n g   a n d   S c i e n c e .     A l l   r i g h t s   r e s e r v e d .   C o r r e s p o n d i n g   A u t h o r :   V . V . S u b r a h m a n y a   K u m a r   B h a j a n a ,     S c h o o l   o f   E l e c t r o n i c s   E n g i n e e r i n g ,   K I I T   U n i v e r s i t y ,   B h u b a n e s w a r ,   I n d i a   7 5 1 0 2 4   E m a i l :   k u m a r b v v s @ y a h o o . c o . i n       1 .   I N T R O D U C T I O N     I n   H y b r i d   e l e c t r i c   v e h i c l e s   a n d   r a i l   g u i d e d   s h u t t l e s   e l e c t r i c   p o w e r   d i s t r i b u t i o n   s y s t e m s   o p e r a t e   a t   d i f f e r e n t   v o l t a g e   l e v e l s   d u e   t o   t h e   a v a i l a b i l i t y   o f   s t o r a g e   d e v i c e s .   E l e c t r i c   m o t o r s   f o r   t r a c t i o n   a n d   f u e l   c e l l   i s   c o n n e c t e d   b y   a   h i g h   v o l t a g e   b u s ,   w h i l e   b a t t e r i e s   a n d   u l t r a   c a p a c i t o r s   a r e   m o s t l y   c o n n e c t e d   b y   a   l o w   v o l t a g e   b u s .   B i d i r e c t i o n a l   D C / D C   c o n v e r t e r s   c o n t r o l l i n g   g   t h e   e n e r g y   f l o w   b e t w e e n   t h e s e   e n e r g y   s o u r c e s   a r e   t h u s   r e q u i r e d .   T h e   c u r r e n t   f e d   H a l f   B r i d g e   a n d   t h e   v o l t a g e   f e d   h a l f   b r i d g e   i s   t h e   e s s e n t i a l   s t r u c t u r e   p a r t s .   T w o   v o l t a g e   f e d   h a l f   b r i d g e   a r e   t h e   s u b   c i r c u i t s   o f   t h e   D u a l   H a l f   B r i d g e   ( D H B ) ,   w h i c h   c o n t a i n   l e s s   c o m p o n e n t s   a s   t h e   c i r c u i t   u n d e r   i n v e s t i g a t i o n   a n d   Z V S   i s   a c h i e v e d   i n   t h e   r e s o n a n t   s t a g e   [ 1 ] .   T h e   m a j o r   a d v a n t a g e s   o f   t h e   p r o p o s e d   c i r c u i t   i s   t h a t   t h e   s w i t c h i n g   l o s s e s   a r e   r e d u c e d   a n d   L o w   E M I   i s   o b t a i n e d   b e c a u s e   o f   a c t i v e   c l a m p   c i r c u i t s [ 2 ]   i s   a d a p t e d   t o   t h e   Z V S   b i d i r e c t i o n a l   D C / D C   c o n v e r t e r   [ 1 ] .   A n   a l t e r n a t e   t o p o l o g y   i s   s h o w n   i n   F i g . 2 ,   c o n s i s t i n g   o f   c u r r e n t   f e d   h a l f   b r i d g e   a t   t h e   l o w e r   v o l t a g e   l e v e l   a n d   v o l t a g e   f e d   h a l f   b r i d g e   a t   h i g h   v o l t a g e   s i d e .   W h e n   t h e   e n e r g y   f l o w   f r o m   l o w   v o l t a g e   s i d e   t o   h i g h   v o l t a g e   s i d e   i s   r e f e r r e d   a s   b o o s t   m o d e ;   a l t e r n a t e l y   t h i s   c i r c u i t   w o r k s   u n d e r   b u c k   m o d e .   A d v a n t a g e s   o f   t h i s   p r o p o s e d   c o n c e p t   i s   t h a t   t h e   c u r r e n t   t a i l s   t h r o u g h   t h e   m a i n   s w i t c h e s   i s   r e d u c e d   d u e   t o   Z V Z C S   o p e r a t i n g   c o n d i t i o n ,   D H B s   a r e   s y m m e t r i c a l   a n d   r e d u c e d   c o m p o n e n t s   w h e n   c o m p a r e d   w i t h   f u l l   b r i d g e s .   A n   a c t i v e   c l a m p   c i r c u i t s   i s   u s e d   i n   c u r r e n t   f e d   h a l f   b r i d g e   a n d   v o l t a g e   f e d   h a l f   b r i d g e s   t o   a c h i e v e   t h e   Z V Z C S   f o r   t h e   b o o s t   a n d   b u c k   m o d e   o f   o p e r a t i o n s .   A   s i m p l e   a c t i v e   c l a m p i n g   c i r c u i t   i s   e m p l o y e d   i n   [ 2 ]   a n d   [ 1 1 ]   w h i c h   s u i t s   f o r   b i d i r e c t i o n a l   D C / D C   c o n v e r t e r s   [ 1 ] .   I n   t h i s   p r o p o s e d   c i r c u i t ,   a c t i v e   c l a m p   c i r c u i t   c o n s i s t s   o f   a n   a c t i v e   s w i t c h   a n d   a n   e n e r g y   s t o r a g e   c a p a c i t o r   a n d   a d d i t i o n a l   c a p a c i t o r   a c r o s s   m a i n   s w i t c h e s .   I n   o r d e r   t o   i m p r o v e   t h e   e f f i c i e n c y   o f   t h e   p r o p o s e d   c o n v e r t e r   t h e   s w i t c h i n g   s t r e s s e s   a n d   l o s s e s   h a s   b e e n   r e d u c e d   u s i n g   t h i s   p r o p o s e d   c o n c e p t   f o r   a p p l i c a t i o n s   o f   f u e l   c e l l   a n d   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                  V o l . 2 ,   N o . 3 ,   S e p t e m b e r   2 0 1 2 ,   p p .   3 4 6 b a t t e r y .     T h i s   p a p e r   p r e s e n t s   a   s i m u l a t i o n   o f   a   n e w   a c t i v e   c l a m p   D H B   Z V Z C S   b i c o n v e r t e r .   T h e   c o n v e r t e r   i s   b a s e d   o n   a   d u a l   h a l f   b r i d g e   t o p o l o g y   w i t h   a n   c l a m p i n g   c i r c u i t   i n   p r i m a r y   s i d e   a n d   s e c o n d a r y   s i d e .   T h e   Z C S   o p e r a t i o n   i s   o b t a i n e d   b y   b o t h   f o r c i n g   t h e   p r i m a r y   c u r r e n t   t o w a r d s   z e r o   a n d   d e l a y i n g   i t s   r a i s e ,   o r   b y   r e s e t t i n g   t h e   p r i m a r y   c u r r e n t   b e f o r e   t h e   c o r r e s p o n d i n g   s w i t c h   t u r n e d   o f f .   T h e   Z V Z C S   b i d i r e c t i o n a l   D C - D C   c o n v e r t e r   h a s   b e e n   s i m u l a t e d   a n d   d e v e l o p e d   f o r   r e c t i i n   b o t h   b u c k   a n d   b o o s t .   T h e   o p e r a t i n g   m o d e s   o f   t h e   c o n v e r t e r   a r e   d e s c r i b e d   i n   t h e   f o l l o w i n g   s e c t i o n . T h e   s i m u l a t i o n s   a r e   c o n d u c t e d   f o r   s w i t c h i n g   f r e q u e n c i e s   o f   2 0   K H z   w i t h   5 0 %   d u t y   c y c l e .     2 .   P O W E R   S T A G E   D E S C R I P T I O N T h e   c o n v e n t i o n a l   Z V S   b i d i r e c t i o n a l   D C Z V Z C S   b i d i r e c t i o n a l   D C - D C   c o n v e r t e r   f o r   f u e l   c e l l   a n d   b a t t e r y   a p p l i c a t i o n s   i s   s h o w n   i n   F i g . 2 .     T h e   a c t i v e   c l a m p i n g   c i r c u i t s   a r e   u s e d   i n   t h i s   c o n v e r t e r   a n d   i t   c a n   a l s b u t   t h i s   w i l l   b e   t h e   s c o p e   o f   f u t u r e   w o r k .   I n   a c t i v e   c l a m p   Z V Z C S   b i d i r e c t i o n a l   D C c l a m p i n g   c i r c u i t   i s   c o m p r i s e s   o f   o n e   s w i t c h ,   o n e   e n e r g y   s t o r a g e   c a p a c i t o r ,   s o   t h a t   t h e   z e r o   c u r r e n t   s w i t c h ( Z C S )   i n   m a i n   s w i t c h e s   S 1   &   S 2   c o n d i t i o n .   W h e n   p o w e r   f l o w s   f r o m   t h e   l o w   v o l t a g e   s i d e   t o   h i g h   v o l t a g e   s i d e   a n d   H i g h   v o l t a g e   s i d e   t o   l o w   v o l t a g e   s i d e ,   t h e   c i r c u i t   w o r k s   i n   Z C S   c o n d i t i o n   t o   t u r n e d   o f f   a n d   Z V S   c o n d i S 1 ,   S 2   i n   b o o s t   m o d e .   I n   t h e   o t h e r   d i r e c t i o n   o f   p o w e r   f l o w   s i m i l a r   m a n n e r   l i k e   b o o s t   m o d e ,   t h e   c i r c u i t   o p e r a t e s   i n   Z V Z C S   c o n d i t i o n   ( b u c k   m o d e )   t h e   s w i t c h e s   S p r o v i d e   i s o l a t i o n   a n d   v o l t a g e   m a t c h i n g .   T h e   l e a k a g e   i n d u c t a n c e   o f   t h e   t r a n s f o r m e r   i s   u t i l i z e d   a s   a n   i n t e r f a c e   a n d   e n e r g y   t r a n s f e r   e l e m e n t   b e t w e e n   t w o   h a l f s q u a r e   w a v e   v o l t a g e   a p p l i e d   t o   t h e   p r i m a r y   a n d   s e c o n d a r y s y m m e t r y   p r o p e r t y   D H B   o p e r a t e s   u n d e r   o n l y   o n e   t i m e   p e r i o d .   T h e   m a j o r   d r a w b a c k   o f   t h i s   c o n v e r t e r   i s   T D R   p e n a l t y   b e c a u s e   o f   t h e   e x i s t e n c e   o f   c l a m p i n g   c i r c u i t   i n   p r i m a r y   s i d e .   T h e   T D R   o f   t h e   p r o p o s e d   a c t i v e   c l Z V Z C S   b i d i r e c t i o n a l   D C / D C   c o n v e r t e r   i s   c a l c u l a t e d   a s   T D R   =   2 V d c .   I a c .   ( 3   d e v i c e s )   =   6   P o ,   W h e r e   P o   i s   a g a i n   t h e   o u t p u t   p o w e r .   T h e   T D R   h a s   b e e n   i n c r e a s e d   f o r   t h e   a c t i v e   c l a m p   Z V Z C S   c o n v e r t e r   a n d   t h e   Z V S Z C S   b i d i r e c t i o n a l   D C D C   c o n v e r t e r   [ 1 5 ]   i s   s a m e   o u t p t h e   c u r r e n t   s t r e s s e s   a r e   r e d u c e d   f o r   t h e   l o w   v o l t a g e   s i d e   m a i n   s w i t c h     F i g u r e   1 .       3 .   O P E R A T I N G   S T A G E S   F i g u r e   2   i l l u s t r a t e s   t h e   c o n v e r t e r   t o p o l o g y   a n d   F i g Z C S i s   a c h i e v e d   b y   a   c l a m p   c i r c u i t   u s e d   i n   o n e   h a l f F i g   1   i s   t h e   Z V S   b i d i r e c t i o n a l   d c t h e   t r a n s f o r m e r   d u r i n g   o n e   s w i t c h i n g   p e r i o d .   I n   f u e l   c e l l   a p p l i c a t i o n s ,   w h e n   p o w e r   f l o w s   f r o m   t h e   l o w   v o l t a g e   s i d e   t o   h i g h   v o l t a g e   s i d e ,   t h e   c i r c u i t   w o r k s   i n   b o o s t   m o d e   t o   k e e p   t h e   h i g h   v o l t a g e   a t   a   d e s i r e d   h i g h   v a l u e   b e f o r e   f u e l   c e l l   c a n   g e n e r a t e   p o w e r .   s i m i l a r l y   t o   b o o s t   m o d e .     ,   p p .   3 4 5     3 5 2   T h i s   p a p e r   p r e s e n t s   a   s i m u l a t i o n   o f   a   n e w   a c t i v e   c l a m p   D H B   Z V Z C S   b i c o n v e r t e r .   T h e   c o n v e r t e r   i s   b a s e d   o n   a   d u a l   h a l f   b r i d g e   t o p o l o g y   w i t h   a n   c l a m p i n g   c i r c u i t   i n   p r i m a r y   s i d e   a n d   p e r a t i o n   i s   o b t a i n e d   b y   b o t h   f o r c i n g   t h e   p r i m a r y   c u r r e n t   t o w a r d s   z e r o   a n d   d e l a y i n g   i t s   r a i s e ,   o r   b y   r e s e t t i n g   t h e   p r i m a r y   c u r r e n t   b e f o r e   t h e   c o r r e s p o n d i n g   s w i t c h   t u r n e d   o f f .   T h e   Z V Z C S   D C   c o n v e r t e r   h a s   b e e n   s i m u l a t e d   a n d   d e v e l o p e d   f o r   r e c t i f i c a t i o n   a n d   i n v e r s i o n   o p e r a t i o n s   i n   b o t h   b u c k   a n d   b o o s t .   T h e   o p e r a t i n g   m o d e s   o f   t h e   c o n v e r t e r   a r e   d e s c r i b e d   i n   t h e   f o l l o w i n g   s e c t i o n . T h e   s i m u l a t i o n s   a r e   c o n d u c t e d   f o r   s w i t c h i n g   f r e q u e n c i e s   o f   2 0   K H z   w i t h   5 0 %   d u t y   c y c l e .   P O W E R   S T A G E   D E S C R I P T I O N   c o n v e n t i o n a l   Z V S   b i d i r e c t i o n a l   D C - D C   c o n v e r t e r   i s   s h o w n   i n   F i g . 1 .   T h e   a c t i v e   c l a m p   D C   c o n v e r t e r   f o r   f u e l   c e l l   a n d   b a t t e r y   a p p l i c a t i o n s   i s   s h o w n   i n   F i g . 2 .     T h e   a c t i v e   c l a m p i n g   c i r c u i t s   a r e   u s e d   i n   t h i s   c o n v e r t e r   a n d   i t   c a n   a l s o   b e   u s e d   i n   d i f f e r e n t   D C / D C   c o n v e r t e r   t o p o l o g i e s ,   b u t   t h i s   w i l l   b e   t h e   s c o p e   o f   f u t u r e   w o r k .   I n   a c t i v e   c l a m p   Z V Z C S   b i d i r e c t i o n a l   D C c l a m p i n g   c i r c u i t   i s   c o m p r i s e s   o f   o n e   s w i t c h ,   o n e   e n e r g y   s t o r a g e   c a p a c i t o r ,   s o   t h a t   t h e   z e r o   c u r r e n t   s w i t c h   c a n   b e   o b t a i n e d .   S w i t c h   S a   i s   t u r n e d   o n   u n d e r   z e r o   c u r r e n t   s w i t c h i n g   ( Z C S )   c o n d i t i o n .   W h e n   p o w e r   f l o w s   f r o m   t h e   l o w   v o l t a g e   s i d e   t o   h i g h   v o l t a g e   s i d e   a n d   H i g h   v o l t a g e   s i d e   t o   l o w   v o l t a g e   s i d e ,   t h e   c i r c u i t   w o r k s   i n   Z C S   c o n d i t i o n   t o   t u r n e d   o f f   a n d   Z V S   c o n d i t i o n   t o   t u r n   o n   t h e   m a i n   s w i t c h e s   i n   b o o s t   m o d e .   I n   t h e   o t h e r   d i r e c t i o n   o f   p o w e r   f l o w   s i m i l a r   m a n n e r   l i k e   b o o s t   m o d e ,   t h e   c i r c u i t   o p e r a t e s   i n   Z V Z C S   c o n d i t i o n   ( b u c k   m o d e )   t h e   s w i t c h e s   S 3 ,   S 4   t u r n e d   o n / o f f .   T h e   t r a n s f o r m e r   i s   u s e d   t o   a n d   v o l t a g e   m a t c h i n g .   T h e   l e a k a g e   i n d u c t a n c e   o f   t h e   t r a n s f o r m e r   i s   u t i l i z e d   a s   a n   i n t e r f a c e   a n d   e n e r g y   t r a n s f e r   e l e m e n t   b e t w e e n   t w o   h a l f - b r i d g e s .   T h e   t w o   v o l t a g e   s o u r c e   h a l f - b r i d g e s   e a c h   g e n e r a t e s   a   s q u a r e   w a v e   v o l t a g e   a p p l i e d   t o   t h e   p r i m a r y   a n d   s e c o n d a r y   o f   t h e   t r a n s f o r m e r ,   r e s p e c t i v e l y .   B e c a u s e   o f   t h e   s y m m e t r y   p r o p e r t y   D H B   o p e r a t e s   u n d e r   o n l y   o n e   t i m e   p e r i o d .   T h e   m a j o r   d r a w b a c k   o f   t h i s   c o n v e r t e r   i s   T D R   p e n a l t y   b e c a u s e   o f   t h e   e x i s t e n c e   o f   c l a m p i n g   c i r c u i t   i n   p r i m a r y   s i d e .   T h e   T D R   o f   t h e   p r o p o s e d   a c t i v e   c l Z V Z C S   b i d i r e c t i o n a l   D C / D C   c o n v e r t e r   i s   c a l c u l a t e d   a s   T D R   =   2 V d c .   I a c .   ( 3   d e v i c e s )   =   6   P o ,   W h e r e   P o   i s   a g a i n   t h e   o u t p u t   p o w e r .   T h e   T D R   h a s   b e e n   i n c r e a s e d   f o r   t h e   a c t i v e   c l a m p   Z V Z C S   c o n v e r t e r   a n d   t h e   Z V S Z C S   b i d i r e c t i o n a l   D C D C   c o n v e r t e r   [ 1 5 ]   i s   s a m e   o u t p u t   p o w e r .   T h e   m a i n   a d v a n t a g e   o f   t h e   c i r c u i t   F i g . 1   i s   t h a t   t h e   c u r r e n t   s t r e s s e s   a r e   r e d u c e d   f o r   t h e   l o w   v o l t a g e   s i d e   m a i n   s w i t c h   F i g u r e   1 .   Z V S   b i d i r e c t i o n a l   D C / D C   C o n v e r t e r   2   i l l u s t r a t e s   t h e   c o n v e r t e r   t o p o l o g y   a n d   F i g u r e   3   t h e   c o m m u t a t i o n   w a v e f o r m s   i n   b o o s t   m o d e .   i s   a c h i e v e d   b y   a   c l a m p   c i r c u i t   u s e d   i n   o n e   h a l f - b r i d g e ,   o p e r a t i n g   t h e   t w o   h a l f - b r i d g e s   w i t h   a   p h a s e   s h i f t .   F i g   1   i s   t h e   Z V S   b i d i r e c t i o n a l   d c - d c   c o n v e r t e r   c i r c u i t .   F i g u r e   2   p r e s e n t s   t h e   v o l t a g e   a n d   c u r r e n t   w a v e f o r m s   o f t h e   t r a n s f o r m e r   d u r i n g   o n e   s w i t c h i n g   p e r i o d .   I n   f u e l   c e l l   a p p l i c a t i o n s ,   w h e n   p o w e r   f l o w s   f r o m   t h e   l o w   v o l t a g e   s i d e   t o   h i g h   v o l t a g e   s i d e ,   t h e   c i r c u i t   w o r k s   i n   b o o s t   m o d e   t o   k e e p   t h e   h i g h   v o l t a g e   a t   a   d e s i r e d   h i g h   v a l u e   b e f o r e   f u e l   c e l l   c a n   g e n e r a t e   p o w e r .   I n   o t h e r   d i r e c t i o n   o f   p o w e r   f l o w ,   t h e   c i r c u i t   w o r k s   i n   b u c k   m o d e                 I S S N :   2 0 8 8 - 8 6 9 4   T h i s   p a p e r   p r e s e n t s   a   s i m u l a t i o n   o f   a   n e w   a c t i v e   c l a m p   D H B   Z V Z C S   b i - d i r e c t i o n a l   D C / D C   c o n v e r t e r .   T h e   c o n v e r t e r   i s   b a s e d   o n   a   d u a l   h a l f   b r i d g e   t o p o l o g y   w i t h   a n   c l a m p i n g   c i r c u i t   i n   p r i m a r y   s i d e   a n d   p e r a t i o n   i s   o b t a i n e d   b y   b o t h   f o r c i n g   t h e   p r i m a r y   c u r r e n t   t o w a r d s   z e r o   a n d   d e l a y i n g   i t s   r a i s e ,   o r   b y   r e s e t t i n g   t h e   p r i m a r y   c u r r e n t   b e f o r e   t h e   c o r r e s p o n d i n g   s w i t c h   t u r n e d   o f f .   T h e   Z V Z C S   f i c a t i o n   a n d   i n v e r s i o n   o p e r a t i o n s   i n   b o t h   b u c k   a n d   b o o s t .   T h e   o p e r a t i n g   m o d e s   o f   t h e   c o n v e r t e r   a r e   d e s c r i b e d   i n   t h e   f o l l o w i n g   s e c t i o n . T h e   i n   F i g . 1 .   T h e   a c t i v e   c l a m p           D H B   D C   c o n v e r t e r   f o r   f u e l   c e l l   a n d   b a t t e r y   a p p l i c a t i o n s   i s   s h o w n   i n   F i g . 2 .     T h e   a c t i v e   o   b e   u s e d   i n   d i f f e r e n t   D C / D C   c o n v e r t e r   t o p o l o g i e s ,   b u t   t h i s   w i l l   b e   t h e   s c o p e   o f   f u t u r e   w o r k .   I n   a c t i v e   c l a m p   Z V Z C S   b i d i r e c t i o n a l   D C - D C   c o n v e r t e r   t h e   c l a m p i n g   c i r c u i t   i s   c o m p r i s e s   o f   o n e   s w i t c h ,   o n e   e n e r g y   s t o r a g e   c a p a c i t o r ,   s o   t h a t   t h e   z e r o   c u r r e n t   s w i t c h i n g   c a n   b e   o b t a i n e d .   S w i t c h   S a   i s   t u r n e d   o n   u n d e r   z e r o   c u r r e n t   s w i t c h i n g   ( Z C S )   c o n d i t i o n .   W h e n   p o w e r   f l o w s   f r o m   t h e   l o w   v o l t a g e   s i d e   t o   h i g h   v o l t a g e   s i d e   a n d   H i g h   v o l t a g e   s i d e   t o   l o w   t i o n   t o   t u r n   o n   t h e   m a i n   s w i t c h e s   i n   b o o s t   m o d e .   I n   t h e   o t h e r   d i r e c t i o n   o f   p o w e r   f l o w   s i m i l a r   m a n n e r   l i k e   b o o s t   m o d e ,   t h e   c i r c u i t   t u r n e d   o n / o f f .   T h e   t r a n s f o r m e r   i s   u s e d   t o   a n d   v o l t a g e   m a t c h i n g .   T h e   l e a k a g e   i n d u c t a n c e   o f   t h e   t r a n s f o r m e r   i s   u t i l i z e d   a s   a n   i n t e r f a c e   b r i d g e s   e a c h   g e n e r a t e s   a   o f   t h e   t r a n s f o r m e r ,   r e s p e c t i v e l y .   B e c a u s e   o f   t h e   s y m m e t r y   p r o p e r t y   D H B   o p e r a t e s   u n d e r   o n l y   o n e   t i m e   p e r i o d .   T h e   m a j o r   d r a w b a c k   o f   t h i s   c o n v e r t e r   i s   T D R   p e n a l t y   b e c a u s e   o f   t h e   e x i s t e n c e   o f   c l a m p i n g   c i r c u i t   i n   p r i m a r y   s i d e .   T h e   T D R   o f   t h e   p r o p o s e d   a c t i v e   c l a m p   Z V Z C S   b i d i r e c t i o n a l   D C / D C   c o n v e r t e r   i s   c a l c u l a t e d   a s   T D R   =   2 V d c .   I a c .   ( 3   d e v i c e s )   =   6   P o ,   W h e r e   P o   i s   a g a i n   t h e   o u t p u t   p o w e r .   T h e   T D R   h a s   b e e n   i n c r e a s e d   f o r   t h e   a c t i v e   c l a m p   Z V Z C S   c o n v e r t e r   a n d   t h e   Z V S - u t   p o w e r .   T h e   m a i n   a d v a n t a g e   o f   t h e   c i r c u i t   F i g . 1   i s   t h a t     o n   w a v e f o r m s   i n   b o o s t   m o d e .   b r i d g e s   w i t h   a   p h a s e   s h i f t .   2   p r e s e n t s   t h e   v o l t a g e   a n d   c u r r e n t   w a v e f o r m s   o f   t h e   t r a n s f o r m e r   d u r i n g   o n e   s w i t c h i n g   p e r i o d .   I n   f u e l   c e l l   a p p l i c a t i o n s ,   w h e n   p o w e r   f l o w s   f r o m   t h e   l o w   v o l t a g e   s i d e   t o   h i g h   v o l t a g e   s i d e ,   t h e   c i r c u i t   w o r k s   i n   b o o s t   m o d e   t o   k e e p   t h e   h i g h   v o l t a g e   a t   a   d e s i r e d   h i g h   I n   o t h e r   d i r e c t i o n   o f   p o w e r   f l o w ,   t h e   c i r c u i t   w o r k s   i n   b u c k   m o d e   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I J P E D S     I S S N :   2 0 8 8 - 8 6 9 4       S i m u l a t i o n   B a s e d   P e r f o r m a n c e   a n a l y s i s   o f   A c t i v e   C l a m p   D H B   Z V Z C S   .   .   .   ( V . V . S u b r a h m a n y a   K .   B . )   3 4 7     F i g u r e   2 .   P r o p o s e d   a c t i v e   c l a m p   B i d i r e c t i o n a l   D C / D C   c o n v e r t e r     3 . 1 .     P r i n c i p l e   o f   o p e r a t i o n   F i g u r e   2   s h o w s   t h e   p r o p o s e d   D H B   Z V Z C S   B i d i r e c t i o n a l   D C / D C   c o n v e r t e r   c u r r e n t - f e d   c o n v e r t e r   w i t h   a n   a c t i v e   c l a m p   d u r i n g   t h e   b o o s t   m o d e   o p e r a t i o n .   D u r i n g   t h i s   m o d e   t h e   b a t t e r y   V o l t a g e   o f   2 4 V   w i l l   b e   c o n v e r t e d   t o   a   v o l t a g e   o f   2 0 0 V   o n   t h e   D C   l i n k   b u s .   A n   a c t i v e   c l a m p   b r a n c h   p l a c e d   a c r o s s   t h e   c u r r e n t - f e d   b r i d g e   i s   u s e d   t o   a c h i e v e   Z V Z C S   f o r   t h e   v o l t a g e - f e d   b r i d g e   s w i t c h e s   i n   b o o s t   m o d e ,   a n d   c l a m p   t h e   t r a n s i e n t   v o l t a g e   o n   t h e   c u r r e n t - f e d   b r i d g e .   T h i s   a c t i v e   c l a m p   b r a n c h   c o n s i s t s   o f   a n   a c t i v e   s w i t c h   a n d   a n   e n e r g y   s t o r a g e   c a p a c i t o r .   I n   t h e   h i g h - p o w e r   b i - d i r e c t i o n a l   D C - D C   c o n v e r t e r ,   t h e   D H B   c o n v e r t e r   w i t h   a n   a c t i v e   c l a m p   h a s   b e e n   a   g o o d   c h o i c e   d u e   t o   i t s   e f f e c t i v e n e s s   t o   l i m i t   t h e   o v e r s h o o t   o f   b r i d g e   s w i t c h ' s   t u r n   o f f   v o l t a g e   a n d   t o   e n a b l e   t h e   e n e r g y   s t o r e d   i n   t h e   t r a n s f o r m e r   l e a k a g e   i n d u c t a n c e   t o   b e   u s e d   f o r   z e r o   v o l t a g e   s w i t c h i n g   [ 4 ] .   T h e   i n t e r v a l   o f   F i g . 4   d e s c r i b e s   t h e   v a r i o u s   i n t e r v a l s   o f   o p e r a t i o n   d u r i n g   o n e   s w i t c h i n g   p e r i o d   i n   b o o s t   m o d e .   T h e   c o n v e r t e r   o p e r a t i o n   i s   r e p e t i t i v e   i n   t h e   s w i t c h i n g   c y c l e .   O n e   c o m p l e t e   c y c l e   i s   d i v i d e d   i n t o   f o u r   i n t e r v a l s .   T o   a i d   i n   u n d e r s t a n d i n g   e a c h   s t e p ,   a   s e t   o f   c o r r e s p o n d i n g   a n n o t a t e d   c i r c u i t   d i a g r a m s   i s   g i v e n   i n   F i g .   3 ( a ,   b ,   c ,   d , )   w i t h   a   b r i e f   d e s c r i p t i o n .     3 . 2 .     B o o s t   m o d e   I n t e r v a l   ( t 0 ,   t 1 ) :   S w i t c h   S 1   s t a r t s   t o   c o n d u c t .   D u r i n g   t h i s   s t a g e   e n e r g y   s t o r e d   i n   C a   i s   t r a n s f e r r e d   t o   t h e   l o a d ,   t h e   v o l t a g e   a c r o s s   S 1   i s   b e c o m e s   z e r o .   C u r r e n t   t h r o u g h   t h e   s w i t c h   S 1   r e a c h e s   z e r o   a n d   t h e n   l i n e a r l y   i n c r e a s e s .   T h e   b o d y   d i o d e   D 3   o f   S 3   g i v e s   r e c t i f i c a t i o n ,   t h e   l o a d   c u r r e n t   f l o w s   t h r o u g h   D 3 ,   C 4   I n t e r v a l   ( t 1 ,   t 2 ) :   A c t i v e   c l a m p   s w i t c h   S a   i s   t u r n e d   o n   t o   t u r n   o f f   t h e   m a i n   s w i t c h   S 1 ,   w h e n   S 1   i s   t u r n e d   o f f ,   t h e   v o l t a g e   a c r o s s   C r 1   l i n e a r l y   i n c r e a s e s   f r o m   z e r o   t o   V p   w h i l e   v o l t a g e   v c r o s s   C r 2   d e c r e a s e s   t o   V in .     T h i s   t i m e   i n t e r v a l   e n d s   a t   t 2   ,   w h e n   V p   i s   e q u a l s   t o   z e r o .           F i g u r e   3   ( a ) .   I n t e rv a l   ( t 0, t 1)     Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                                I S S N :   2 0 8 8 - 8 6 9 4     V o l . 2 ,   N o . 3 ,   S e p t e m b e r   2 0 1 2 ,   p p .   3 4 5     3 5 2   3 4 8     F i g u r e   3 ( b ) .   I n t e r v a l   ( t 1 , t 2 )       F i g u r e   3 ( c ) .   I n t e r v a l   ( t 2 , t 3 )         F i g u r e   3 ( d ) .     I n t e r v a l   ( t 3 , t 4 )       I n t e r v a l   ( t 2 ,   t 3 ) :   T h i s   i s   t h e   r e s o n a n t   p a r t   o f   S 1   w h i c h   i s   t u r n i n g   o f f .   A f t e r   v o l t a g e   a c r o s s   C r 2   r e a c h e s   V in ,   V P   b e c o m e s   n e g a t i v e .   D u r i n g   t h i s   s t a g e   e n e r g y   s t o r e d   i n   C 1 ,   C 4   a r e   t r a n s f e r r e d   t o   t h e   l o a d   a n d   C r 1   i s   t r a n s f e r r e d   t o w a r d s   t h e   m a i n   S w i t c h .   T h e   t r a n s i e n t   v o l t a g e   a t   S 1   l i m i t   b y   C p .   T h i s   s t a g e   f i n i s h e s   w h e n   c l a m p   s w i t c h   S a   t u r n e d   o f f .     Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I J P E D S     I S S N :   2 0 8 8 - 8 6 9 4       S i m u l a t i o n   B a s e d   P e r f o r m a n c e   a n a l y s i s   o f   A c t i v e   C l a m p   D H B   Z V Z C S   .   .   .   ( V . V . S u b r a h m a n y a   K .   B . )   3 4 9 I n t e r v a l   ( t 3 ,   t 4 ) :   w h e n   S 2   i s   t u r n e d   o n ,   d u r i n g   t h i s   s t a g e   e n e r g y   s t o r e d   i n   C P   i s   t r a n s f e r r e d   t o   t h e   l o a d .   D u e   t o   t h e   C r 2   v o l t a g e   a c r o s s   S 2   b e c o m e s   z e r o .   C u r r e n t   t h r o u g h   S 2   l i n e a r l y   i n c r e a s e s   f r o m   z e r o .   D u r i n g   t h i s   s t a g e   V P   s t i l l   n e g a t i v e .   T h i s   s t a g e   e n d s   a t   S a   i s   t u r n e d   o n .           F i g u r e   4 .   W a v e f o r m s   f o r   a   S w i t c h i n g   p e r i o d .   3 . 2 .     B u c k   m o d e   T h e   B e c a u s e   o f   t h e   e x i s t e n c e   o f   c l a m p   c i r c u i t s   i n   D H B ,   b o t h   t h e   t w o   s i d e s   a r e   s y m m e t r i c a l .   T h e   p r i n c i p l e   o f   o p e r a t i o n s   p r i n c i p l e s   i n   b u c k   m o d e   a r e   s i m i l a r   t o   t h o s e   i n   b o o s t   m o d e .   D u e   t o   t h e   r e v e r s e d   p o w e r - f l o w   d i r e c t i o n ,   t h e   p h a s e   o f   t h e   V S   i s   l e a d i n g   t h a n   V P .   T h e   i n d u c t o r   c u r r e n t   L i   i s   r e v e r s e d .   T h e   b u c k   m o d e   o p e r a t e s   u n d e r   Z V Z C S   c o n d i t i o n   s a m e   a s   B o o s t   m o d e .   I n   t h i s   m o d e   t h e   s w i t c h e s   i n   S 3   & S 4   a r e   t u r n e d   o n   a t   z e r o   v o l t a g e   b y   d u e   t o   t h e   r e s o n a n t   c a p a c i t o r s   C r 3 ,   C r 4   a n d   t u r n e d   o f f   a t   Z e r o   c u r r e n t   s w i t c h i n g   b e c a u s e   o f   a c t i v e   c l a m p   c i r c u i t   S b .             F i g u r e   5 .   L o a d   V o l t a g e   ( 1 2 0 V / 1 A )           Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                                I S S N :   2 0 8 8 - 8 6 9 4     V o l . 2 ,   N o . 3 ,   S e p t e m b e r   2 0 1 2 ,   p p .   3 4 5     3 5 2   3 5 0 4 .   S I M U L A T I O N   E V A L U A T I O N   O F   P R O P O S E D   C O N V E R T E R     T h e   d e t a i l e d   a c t i v e   c l a m p   D H B   Z V Z C S   b i d i r e c t i o n a l   c i r c u i t   m o d e l   i s   b u i l t   u s i n g   M a t l a b / S i m u l i n k .   T h e   s i m u l a t e d   r e s u l t s   a r e   c o m p a r e d   w i t h   e x p e r i m e n t a l   r e s u l t s   t o   s h o w   t h e   p e r f o r m a n c e   o f   t h e   c o n v e r t e r .     4 . 1   B o o s t   m o d e   T h e   f o l l o w i n g   p a r a m e t e r s   a r e   s e l e c t e d   a c c o r d i n g   t o   a   1 2 0   W   f o r   f u e l   c e l l   a n d   b a t t e r y   a p p l i c a t i o n s . V b   = 2 4 V ,   ,   D   =   5 0 % ,   f s = 2 0   k H z ,   L i =   5 µ H ,   C P =   C S =   3 0 µ F ,   C 1 = C 2 = C 3 = C 4 = 1 0 0 µ F ,   S i m u l a t i o n s   o f   t h e   Z V Z C S   b i d i r e c t i o n a l   c o n v e r t e r   w a v e f o r m s   a r e   p r e s e n t e d   i n   F i g . 5 ,   6 ,   7 .   s h o w n   a r e   t h e   o u t p u t   v o l t a g e ,   p r i m a r y   s i d e   t r a n s f o r m e r   c u r r e n t ,   p r i m a r y   a n d   s e c o n d a r y   v o l t a g e .     F i g . 5   i l l u s t r a t e s   l o a d   v o l t a g e   i n   b o o s t   m o d e ,   F i g . 6   i l l u s t r a t e s   t h e   v o l t a g e s   a c r o s s   t r a n s f o r m e r ,   F i g . 8   i l l u s t r a t e s   t h e   s w i t c h i n g   p u l s e s   g e n e r a t e d   f o r   t h e   s w i t c h e s   S 1 ,   S 2 ,   S a .           F i g u r e   6 .   V o l t a g e   T h r o u g h   T r a n s f o r m e r         F i g u r e   7 .   L o a d   V o l t a g e   i n   B u c k   m o d e           F i g u r e   8 .   G e n e r a t e d   S w i t c h i n g   P u l s e s     Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I J P E D S     I S S N :   2 0 8 8 - 8 6 9 4       S i m u l a t i o n   B a s e d   P e r f o r m a n c e   a n a l y s i s   o f   A c t i v e   C l a m p   D H B   Z V Z C S   .   .   .   ( V . V . S u b r a h m a n y a   K .   B . )   3 5 1 4 . 2   B u c k   m o d e   S i m u l a t i o n s   a r e   c o n d u c t e d   f o r   t h e   b u c k   m o d e   a n d   t h e   p a r a m e t e r s   u s e d   i n   t h e   s i m u l a t i o n   a r e   s a m e   a s   t h o s e   u s e d   i n   b o o s t   m o d e .   T h e   i n p u t   v o l t a g e   a p p l i e d   i s   1 2 0 v   t h e   o u t p u t   v o l t a g e   o b t a i n e d   i s   2 4 V .   F i g u r e   7   i l l u s t r a t e s   t h e   l o a d   v o l t a g e   i n   b u c k   m o d e .       5 .   C O M P A R A T I V E   A N A L Y S I S   O F   A C T I V E   C L A M P   Z V Z C S   V E R S U S   Z V S - Z C S   B I D I R E C T I O N A L   C O N V E R T E R S     C o m p a r a t i v e   s i m u l a t i o n   s t u d i e s   o f   D C - D C   c o n v e r t e r s   b a s e d   o n   t w o   s o f t   s w i t c h i n g   s c h e m e s   w e r e   c o n d u c t e d .   T h e   c i r c u i t   a n d   p a r a s i t i c   p a r a m e t e r s ,   a n d   s w i t c h i n g   l o s s e s   o f   d i o d e s   w e r e   n o t   c o n s i d e r e d   i n   t h e   s i m u l a t i o n   s t u d y .   T h e   s i m u l a t i o n   c o n d i t i o n s   w e r e   a s   f o l l o w i n g .     -   R a t e d   o u t p u t   p o w e r   :     P O   =   1 2 0 W   -   I n p u t   v o l t a g e :               V in     =   2 4 V   -   O u t p u t   v o l t a g e :                 V O   =   1 2 0 V   -   S w i t c h i n g   f r e q u e n c y :       f s   =   2 0 k H z   -   M a x i m u m   d u t y   c y c l e :     D m a x   =   0 . 4 5   -   T r a n s f o r m e r   t u r n s   r a t i o :     N 1 : N 2   =   1 : 2   I n   T a b l e   1   i t   i s   n o t e d   t h a t   e a c h   s o f t   s w i t c h i n g   t e c h n i q u e   c a n   r e d u c e   s w i t c h i n g   l o s s   a t   t h e   c o s t   o f   i n c r e a s i n g   t h e   c o n d u c t i o n   l o s s .   T h e   t u r n - o f f   l o s s   i n   Z V S - Z C S [ 1 5 ]   h a s   b e e n   i n c r e a s e d   i n   t h e   m a i n   s w i t c h e s   S 1 a n d   S 2 . T h e   a c t i v e   c l a m p   Z V Z C S   c a n   r e m a r k a b l y   d e c r e a s e   t h e   t u r n - o f f     l o s s   f o r   t h e   m a i n   s w i t c h e s   S 1   a n d   S 2   i n   b o o s t   m o d e   d u e   t o   a c t i v e   c l a m p   c i r c u i t   S a   , w h i c h   i s   a   m a j o r   p a r t   o f   i t s   t o t a l   s w i t c h i n g   l o s s .   A c r o s s   e a c h   e l e m e n t   t h e   v a l u e s   o f   v o l t a g e   a n d   c u r r e n t s   a r e   m e a s u r e d   a n d   t h e   s w i t c h i n g   l o s s   i s   c a l c u l a t e d   t h e r e a f t e r .   E n e r g y   l o s s   i n   t h e   t r a n s i s t o r   i s   W d .   V A ,   I A   a r e   t h e   r e s p e c t i v e   v o l t a g e   a n d   c u r r e n t   i n   t h e   s w i t c h e s .     W d   = [ V A ( t )   I A ( t )   d t ]     T h e r e f o r e   s w i t c h i n g   l o s s   P s   =   W D   f s   W h e r e   f s   =   S w i t c h i n g   f r e q u e n c y   =   1 / T s .       I n   T a b l e   2   i t   c a n   b e   s e e n   t h a t   Z V S - Z C S   s c h e m e   w i l l   c a u s e   s m a l l e s t   p o s s i b l e   c u r r e n t   a n d   v o l t a g e   s t r e s s e s   i n   o n e   o f   t h e   h a l f   b r i d g e .   T h e   Z V S   g i v e s   l a r g e s t   v o l t a g e   s t r e s s   o n   o n e   o f   t h e   h a l f   b r i d g e .   A c t i v e   c l a m p   Z V Z C S   s c h e m e   w i l l   r e l i e v e   t h e   m a i n   s w i t c h   S 1   c u r r e n t   s t r e s s e s   f r o m   1 . 6 4   t o   1 . 2 4   A m p .   A c t i v e   c l a m p   Z V Z C S   g i v e s   t h e   l e s s   v o l t a g e   s t r e s s   a n d   l o s s e s   a r e   r e d u c e d   o n   t h e   o n e   h a l f   b r i d g e s   t h a n   Z V S - Z C S   d o e s   b y   a b o u t   1 2   t o   1 5   % .   T a b l e   1 .   L o s s   a n d   E f f i c i e n c y   c o m p a r i s o n                                                                                                                         O N                         O F F                                                                 ( S 1 )                     ( S 2 )       O N                       O F F                 S w i t c h i n g   L o s s                                 ( S 2 )                     ( S 2 )                       ( S 1 )       S w i t c h i n g   L o s s           T o t a l   L o s s           E f f i c i e n c y   ( S 2 )     Z V S - Z C S                               0 . 8                         2 4 . 4     0 . 8                         2 5 . 5                     1 1 8 . 9                                                                             3 0 4 . 2 3                                             4 2 3 . 1 3                   3 9 %         A C T I V E                                 0                               2 1 . 4   C L A M P   0 . 8                       3 0 . 6 5                     3 3 . 5   1 8 . 5 0                                                   5 2 . 0 1                     5 2 %       T a b l e   2 .   S w i t c h i n g   s t r e s s   c o m p a r i s o n                                                                                                                       V r m s                     V r m s                                                                 ( S 1 )                     ( S 2 )         V r m s                             I r m s                       I r m s                                 ( S a )                               ( S 1 )                     ( S 2 )       I r m s     ( S a )     Z V S - Z C S                               1 0 . 6 2                   1 1 . 4     3 0 . 7 3                             1 . 6 4                     8 2 . 4                                                                           0 . 1 6 6 7                                               A C T I V E                                 2 7 . 0 7               2 1 . 9 9         C L A M P     1 0 . 3 3 m V               1 . 2 4                   0 . 8 4 1 5   1 0 . 3 3 m A                                               6 .   C O N C L U S I O N   A   N o v e l   A c t i v e   c l a m p   D H B   Z V Z C S   a n d   Z V S - Z C S   b i d i r e c t i o n a l   D C - D C   c o n v e r t e r   i s   p r o p o s e d   a n d   t h e i r   c o m p a r a t i v e   a n a l y s e s   w i t h   Z V S - Z C S   b i d i r e c t i o n a l   D C - D C   c o n v e r t e r   a r e   p r e s e n t e d   i n   t h i s   p a p e r .   S i m u l a t i o n   r e s u l t s   f o r   t h e   1 2 0 W   a n d   2 0   k H z   m o d e l   w e r e   s h o w n   t o   v e r i f y   t h e   p r i n c i p l e   o p e r a t i o n .   I t   i s   s h o w n   t h a t   Z V Z C S   i n   o n e   d i r e c t i o n   o f   p o w e r   f l o w   i s   a c h i e v e d   i n   b o o s t   m o d e   w i t h   r e d u c e d   s w i t c h i n g   l o s s e s   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                                I S S N :   2 0 8 8 - 8 6 9 4     V o l . 2 ,   N o . 3 ,   S e p t e m b e r   2 0 1 2 ,   p p .   3 4 5     3 5 2   3 5 2 i n v o l v e d   a n d   o t h e r   d i r e c t i o n   o f   p o w e r   f l o w   i n v o l v e s   t h e   Z V Z C S   w i t h   r e d u c e d   s w i t c h i n g   l o s s e s .   D u e   t o   t h e   s i m u l t a n e o u s   b o o s t   c o n v e r s i o n   a n d   i n v e r s i o n   p r o v i d e d   b y   t h e   l o w   v o l t a g e   s i d e   h a l f   b r i d g e ,   c u r r e n t   s t r e s s e s   o n   t h e   s w i t c h i n g   d e v i c e s   a n d   t r a n s f o r m e r   a r e   r e d u c e d   b y   s w i t c h i n g   a n   A c t i v e   c l a m p   s w i t c h   i n   p r i m a r y   s i d e   i . e .   Z C S   c o n d i t i o n .   A s   a   r e s u l t ,   a d v a n t a g e s   o f   t h e   n e w   c i r c u i t   i n c l u d i n g   Z V Z C S   w i t h   f u l l   l o a d   r a n g e ,   c u r r e n t   s t r e s s e s   a r e   r e d u c e d ,   h i g h   e f f i c i e n c y .   T h e   m a j o r   d r a w b a c k   o f   t h i s   c o n v e r t e r   i s   i t s   h u g e   c o s t   i s   d u e   t o   i n t r o d u c t i o n   o f   t h e   a c t i v e   c l a m p i n g   c i r c u i t   c o m p o n e n t s ,   c o n t r o l l e r   a n d   d e c r e a s e d   o u t p u t   p o w e r .   T h i s   c o n v e r t e r   i s   b e s t   s u i t e d   f o r   m e d i u m   p o w e r   a p p l i c a t i o n s   l i k e   f u e l   c e l l   a n d   b a t t e r y ,   w i t h   h i g h   p o w e r   d e n s i t y .   E x c e l l e n t   d y n a m i c   p e r f o r m a n c e   i s   o b t a i n e d   b e c a u s e   o f   t h e   c l a m p i n g   c i r c u i t s   u s e d   i n   D H B .   C o m p a r a t i v e   a n a l y s i s   h a s   b e e n   d o n e   b e t w e e n   t h e   p r o p o s e d   c o n v e r t e r   a n d   t h e   e x i s t i n g   c o n v e r t e r ,   a n d   t h e   s i m u l a t i o n   a n a l y s i s   s h o w s   t h a t   t h e   e f f i c i e n c y   i s   i n c r e a s e d   i n   t h e   p r o p o s e d   c o n v e r t e r .     R E F E R E N C E S     [ 1 ]   F e n g   Z . P e n g ,   H u i   L i   G u i - J i a   J a c k   S   L a w l e r ,   A   n e w   Z V S   b i d i r e c t i o n a l   d c d c   c o n v e r t e r s   f o r   f u e l   c e l l   a n d   b a t t e r y   a p p l i c a t i o n     i n   I E E E   T r a n s a c t i o n s   o n   P o w e r   E l e c t r o n i c s ,   V o l   1 9 , n o . 1 , p p   5 4 - 6 5 , 2 0 0 4 .     [ 2 ]   D . A .   Ru i z   c a b a l l e r o   a n d   L . b a r b i ,   A   n e w   Z V S - P W M   c l a m p i n g   m o d e   i s o l a t e d   n o   p u l s a t i n g   i n p u t   a n d   o u t p u t   c u r r e n t   D C - D c o n v e r t e r   I N T E L E 9 9 , p p   2 0 - 1 ,   C o p e n h a g e n ,   J u n e   6 - 9 , 1 9 9 9 .   [ 3 ]   H . Ch u n g   e t   a l . ,   A   Z CS   b i d i r e c t i o n a l   f l y b a c k   d c - d c   c o n v e r t e r ,   I E E E   T r a n s .   P o we r   E l e c t r o n ,   v o l .   1 9 , N o .   6 ,   N o v   2 0 0 4 ,   p p   1 4 2 6 - 1 4 3 4 .   [ 4 ]   G .   Ch e n ,   Y .   L e e ,   S .   H u i ,   A c t i v e l y   c l a m p e d   b i d i r e c t i o n a l   f l y b a c k   c o n v e r t e r   I E E E   t r a n s . P o we r   e l e c t r o n ,   v o l . 4 7 ,   A u g   2 0 0 0 .   [ 5 ]   K .   M a   a n d   Y .   L e e ,   A n   i n t e g r a t e d   f l y b a c k   c o n v e r t e r   f o r   u n i n t e r r u p t i b l e   p o w e r   s u p p l i e s ,   I E E E   T r a n s . P o we r   e l e c t r o n ,   v o l   1 5 ,   M a r   1 9 9 6 .   [ 6 ]   H .   c h u n g ,   S . Y . R. H u i   a n d   W . H . w a n g ,   A   z e r o   c u r r e n t   s w i t c h i n g   P W M   f l y b a c k   c o n v e r t e r   w i t h   a   s i m p l e   a u x i l i a r y   s w i t c h ,   I E E E   T r a n s . P o we r   E l e c t r o n ,   v o l   1 4 ,   M a r   1 9 9 9   [ 7 ]   R.   W a t s o n ,   F .   L e e   a n d   G .   H u a ,   U t i l i z a t i o n   o f   a n   c l a m p   c i r c u i t   t o   a c h i e v e   s o f t s w i t c h i n g   i n   f l y b a c k   c o n v e r t e r s   I E E E   T r a n s . P o we r   E l e c t r o n . ,   V o l .   1 1 ,   J a n   1 9 9 6   [ 8 ]   L .   C.   F r e i t a s ,   D .   F .   Cr u z ,   a n d   V .   J .   F a r i a s ,   A   n o v e l   Z CS - Z V S   P W M   d c - d c   c o n v e r t e r   f o r   h i g h   s w i t c h i n g   f r e q u e n c y :   a n a l y s i s ,   s i m u l a t i o n   a n d   e x p e r i m e n t a l   r e s u l t s ,   i n   p r o c .   I E E E   A P E C 9 3 ,   S a n   D i e g o ,   CA ,   1 9 9 3 ,   p p   6 9 3 - 6 9 9 .   [ 9 ]   F .   Ca r i c h h i ,   F .   Cr e s c i m b i n i ,   F .   G .   Ca p p o n i ,   a n d   L . S o l e r o ,   S t u d y   o f   b i d i r e c t i o n a l   b u c k - b o o s t   c o n v e r t e r   t o p o l o g i e s   f o r   a p p l i c a t i o n   i n   e l e c t r i c a l   v e h i c l e   m o t o r   d r i v e s ,   i n   p r o c .   I E E E   a p p l i e d   p o we r   e l e c t r o n i c s   s p e c i a l i s t s   c o n f .   E x p o ,   1 9 9 8 ,   p p .   2 8 7 - 2 9 3 .   [ 1 0 ]   S . H a m a d a   e t   a l . ,   A   n o v e l   z e r o - v o l t a g e   a n d   z e r o - c u r r e n t   s w i t c h i n g   P W M   d c - d c   c o n v e r t e r   w i t h   r e d u c e d   c o n d u c t i o n   L o s s e s ,   I E E E   T r a n s .   P o we r   e l e c t r o n . ,   v o l .   1 7 ,   p p .   4 1 3 - 4 1 9 ,   M a y   2 0 0 2 .   [ 1 1 ]   Z . R. M a r t i n e z   a n d   B. Ra y ,   Bi d i r e c t i o n a l   d c / d c   p o w e r   c o n v e r s i o n   u s i n g   c o n s t a n t   f r e q u e n c y   m u l t i - r e s o n a n t   t o p o l o g y ,   i n   P r o c .   A P E C’ 9 4 ,   1 9 9 4 ,   p p .     9 9 1 - 9 9 7 .   [ 1 2 ]   D . M a k a s i m o v i c ,   S . Cu k ,   A   g e n e r a l   a p p r o a c h   t o   s y n t h e s i s   a n d   a n a l y s i s   o f   q u a s i - r e s o n a n t   c o n v e r t e r s ,   I E E E   T r a n s .   P o w e r   E l e c t r o n . ,   v o l .   6 ,   N o .   1 ,   J a n   1 9 9 1 ,   p p .   1 2 7 - 1 4 0 .   [ 1 3 ]   R.   L .   L i n ,   F r e d   C. L e e ,   N o v e l   z e r o - c u r r e n t   s w i t c h i n g - z e r o - v o l t a g e   s w i t c h i n g   c o n v e r t e r s ,   i n   p r o c .   I E E E   P E S C’ 9 6 ,   p p .   4 3 8 - 4 4 2 .   [ 1 4 ]   R.   W .   D e D o n k e r ,   D .   M .   D i v a n ,   a n d   M .   H .   K h e r a l u w a l a ,   A   T h r e e - p h a s e   s o f t - s w i t c h e d   h i g h   p o w e r   d e n s i t y   d c - d c   c o n v e r t e r   f o r   h i g h   p o w e r   a p p l i c a t i o n s ,   I E E E   T r a n s .   I n d . A p p l i c a t . ,   v o l .   2 7 ,   p p .   6 3 - 7 3 , J a n . / F e b . 1 9 9 1 .   [ 1 5 ]   V .   V .   S u b r a h m a n y a   K u m a r   Bh a j a n a ,   S . Ra m a   Re d d y ,   A   n o v e l   Z V S - Z C S   Bi d i r e c t i o n a l   D C - D c o n v e r t e r   f o r   f u e l   c e l l   a n d   b a t t e r y   a p p l i c a t i o n ,   I E E E   Co n f e r e n c e   p r o c e e d i n g s   o f   P E D S   2 0 0 9 .       B I O G R A P H Y   O F   A U T H O R         V .   V .   S U BRA H M A N Y A   K U M A BH A J A N A   r e c e i v e d   h i s   B. E .   d e g r e e   i n   E l e c t r o n i c s   a n d   Co m m u n i c a t i o n   E n g i n e e r i n g   f r o m   S a p t h a g i r i   Co l l e g e   o f   E n g i n e e r i n g ,   D h a r m a p u r i ,   T a m i l n a d u ,   I n d i a   ( U n i v e r s i t y   O f   M a d r a s ) ,   i n   2 0 0 0   a n d   t h e r e   a f t e r ,   h e   d i d   h i s   M . E   d e g r e e   i n   P o w e r   E l e c t r o n i c s   a n d   D r i v e s   f r o m   t h e   P . S . N . A   Co l l e g e   o f   e n g i n e e r i n g   a n d   T e c h n o l o g y ,   D i n d i g u l ,   T a m i l n a d u ,   I n d i a   u n d e r   A n n a   U n i v e r s i t y ,   Ch e n n a i   i n   t h e   y e a r   2 0 0 5 .   P h D   a w a r d e d   b y   Bh a r a t h   U n i v e r s i t y   i n   D e c   2 0 1 1 ,   Ch e n n a i ,   I n d i a .   H i s   k e y   a r e a   o f   i n t e r e s t   i s   P o w e r   E l e c t r o n i c s   e n g i n e e r i n g ,   w h i c h   i n c l u d e s   s o f t   s w i t c h i n g   D -   D c o n v e r t e r s   a n d   t h e i r   a p p l i c a t i o n s .       Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.