I n t e r n a t i o n a l   J o u r n a l   o f   E l e c t r i c a l   a n d   C o m p u t e r   E n g i n e e r i n g   ( I J E C E )   V o l . 2 ,   N o . 3 ,   J u n e   2 0 1 2 ,   p p .   3 3 9 ~ 3 4 4   I S S N :   2 0 8 8 - 8 7 0 8             3 3 9       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 E C E   A   H i g h   E f f i c i e n t   H i g h   I n p u t   P o w e r   F a c t o r   I n t e r l e a v e d   B o o s t   C o n v e r t e r       M . S   J a y a k u m a r ,   A j e e s h   G   K a r u n y a   U n i v e r s i t y   K a r u n y a   N a g a r ,   Co i m b a t o r e ,   T e l e p h o n e :   9 1 - 9 4 9 6 3 2 5 6 2 2       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   F e b   5 th ,   2 0 1 2   R e v i s e d   A p r   4 th ,   2 0 1 2   A c c e p t e d   A p r   1 2 th ,   2 0 1 2       T i m e - d e l a y   s i n g l e   a n d   m u l t i   l a y e r   m o d e l s   w e r e   d e v e l o p e d   f o r   p r e d i c t i n g   s h e l f   l i f e   o f   p r o c e s s e d   c h e e s e   s t o r e d   a t   3 0 o C .   P r o c e s s e d   c h e e s e   i s   v e r y   n u t r i t i o u s   d a i r y   p r o d u c t ,   r i c h   i n   m i l k   p r o t e i n s   a n d   m i l k   f a t .   F o r   d e v e l o p i n g   c o m p u t a t i o n a l   n e u r o s c i e n c e   m o d e l s , e x p e r i m e n t a l   d a t a   r e l a t i n g   t o   b o d y   &   t e x t u r e ,   a r o m a   &   f l a v o u r ,   m o i s t u r e ,   f r e e   f a t t y   a c i d s   w e r e   t a k e n   a s   i n p u t   v a r i a b l e s ,   w h i l e   s e n s o r y   s c o r e   a s   o u t p u t   v a r i a b l e .   M e a n   S q u a r e   E r r o r ,   Ro o t   M e a n   S q u a r e   E r r o r ,   Co e f f i c i e n t   o f   d e t e r m i n a t i o n   a n d   N a s h   -   S u t c l i f f o   Co e f f i c i e n t   w e r e   a p p l i e d   i n   o r d e r   t o   c o m p a r e   t h e   p r e d i c t i o n   p e r f o r m a n c e   o f   t h e   d e v e l o p e d   c o m p u t a t i o n a l   m o d e l s .   T h e   r e s u l t s   o f   t h e   s t u d y   e s t a b l i s h e d   e x c e l l e n t   c o r r e l a t i o n   b e t w e e n   e x p e r i m e n t a l   d a t a   a n d   t h e   p r e d i c t e d   v a l u e s ,   w i t h   a   h i g h   d e t e r m i n a t i o n   c o e f f i c i e n t .   F r o m   t h e   s t u d y   i t   w a s   c o n c l u d e d   t h a t   a r t i f i c i a l   n e u r a l   e x p e r t   t i m e - d e l a y   m o d e l s   a r e   g o o d   f o r   p r e d i c t i n g   t h e   s h e l f   l i f e   o f   p r o c e s s e d   c h e e s e .     K e y w o r d :   P o w e r   f a c t o r   c o r r e c t i o n   Bo o s t   P F c o n v e r t e r   I n t e r l e a v e d   t e c h n i q u e s   S o f t   s w i t c h i n g   Z e r o - v o l t a g e -   t r a n s i t i o n   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 :   M . S .   J a y a k u m a r ,     K a r u n y a   U n i v e r s i t y   K a r u n y a   N a g a r ,   C o i m b a t o r e ,   T e l e p h o n e :   9 1 - 9 4 9 6 3 2 5 6 2 2   E m a i l :   a j e e s h b h @ h o t m a i l . c o m       1 .   I N T R O D U C T I O N       M o s t   e l e c t r o n i c   e q u i p m e n t   i s   s u p p l i e d   b y   5 0   H z   u t i l i t y   p o w e r ,   a n d   m o r e   t h a n   5 0 %   o f   t h i s   p o w e r   i s   p r o c e s s e d   t h r o u g h   s o m e   k i n d   o f   p o w e r   c o n v e r t e r .   U s u a l l y   p o w e r   c o n v e r t e r s   u s e   a   d i o d e   r e c t i f i e r   f o l l o w e d   b y   a   b u l k   c a p a c i t o r   t o   c o n v e r t   A C   v o l t a g e   t o   D C   v o l t a g e .   S i n c e   t h e s e   p o w e r   c o n v e r t e r s   a b s o r b   e n e r g y   f r o m   t h e   A C   l i n e   o n l y   w h e n   t h e   l i n e   v o l t a g e   i s   h i g h e r   t h a n   t h e   D C   b u s   v o l t a g e ,   t h e   i n p u t   l i n e   c u r r e n t   c o n t a i n s   r i c h   h a r m o n i c s ,   w h i c h   p o l l u t e   t h e   p o w e r   s y s t e m   a n d   i n t e r f e r e   w i t h   o t h e r   e l e c t r i c   e q u i p m e n t .   T h e s e   c o n v e r t e r s   u s u a l l y   h a v e   a   l o w   p o w e r   f a c t o r   o f   0 . 6 5 .   M o r e   s t r i n g e n t   i n t e r n a t i o n a l   r e q u i r e m e n t s   t o   l i m i t   t h e   l i n e   i n p u t   c u r r e n t   h a r m o n i c s ,   s u c h   a s   E N - 6 1 0 0 0 - 3 - 2   h a v e   b e e n   a f f e c t e d   r e c e n t l y .   B e c a u s e   t h e   c o n v e n t i o n a l   s i m p l e   d i o d e   r e c t i f i e r   f o l l o w e d   b y   a   b u l k   c a p a c i t o r   c a n n o t   m e e t   t h e   r e q u i r e m e n t s ,   w h i c h   h a v e   s t i m u l a t e d   t h e   r e s e a r c h   o f   p o w e r   f a c t o r   c o r r e c t i o n   t e c h n i q u e s .   T h e   p o w e r   f a c t o r   i s   d e f i n e d   a s   t h e   r a t i o   o f   t h e   a v e r a g e   p o w e r   t o   t h e   a p p a r e n t   p o w e r   a t   a n   A C   t e r m i n a l .   W h e n   a   c o n v e r t e r   h a s   l e s s   t h a n   u n i t y   p o w e r   f a c t o r ,   i t   m e a n s   t h a t   t h e   c o n v e r t e r   a b s o r b s   a p p a r e n t   p o w e r   h i g h e r   t h a n   t h e   r e a l   p o w e r   i t   c o n s u m e s .   T h i s   i m p l i e s   t h a t   t h e   p o w e r   s o u r c e   s h o u l d   b e   r a t e d   w i t h   h i g h e r   V A   r a t i n g s   t h a n   t h e   l o a d   n e e d s .   I n   a d d i t i o n ,   t h e   c u r r e n t   h a r m o n i c s   t h e   c o n v e r t e r   p r o d u c e s   d e t e r i o r a t e   t h e   p o w e r   s o u r c e   q u a l i t y ,   w h i c h   e v e n t u a l l y   a f f e c t   t h e   o t h e r   e q u i p m e n t .   T h e   s i m p l e   s o l u t i o n   t o   i m p r o v e   t h e   p o w e r   f a c t o r   i s   t o   a d d   a   p a s s i v e   f i l t e r ,   w h i c h   i s   u s u a l l y   c o m p o s e d   o f   a   c a p a c i t o r   a n d   a n   i n d u c t o r .   H o w e v e r ,   t h i s   p a s s i v e   f i l t e r   i s   b u l k y   a n d   i n e f f i c i e n t   s i n c e   i t   o p e r a t e s   a t   t h e   l i n e   f r e q u e n c y .   T h e r e f o r e ,   a   p o w e r   f a c t o r   c o r r e c t i o n   s t a g e   h a s   t o   b e   i n s e r t e d   t o   t h e   e x i s t i n g   e q u i p m e n t   t o   a c h i e v e   a   g o o d   p o w e r   f a c t o r .   T h e   P F C   t e c h n i q u e   r e d u c e s   c u r r e n t   h a r m o n i c s   i n   u t i l i t y   s y s t e m s   p r o d u c e d   b y   n o n l i n e a r   l o a d s .                 A m o n g   t h e   d i f f e r e n t   a l t e r n a t i v e s ,   t h e   b o o s t   c o n v e r t e r   o p e r a t i n g   i n   c o n t i n u o u s   c o n d u c t i o n   m o d e   ( C C M )   h a s   b e e n   w i d e l y   a d o p t e d   a s   a   f r o n t - e n d   P F C   p r e   r e g u l a t o r   [ 1 ,   2 ] . T h e   f a v o u r a b l e   f e a t u r e s   o f   b o o s t   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                                I S S N :   2 0 8 8 - 8 7 0 8   I J E C E     V o l .   2 ,   N o .   3 ,   J u n e   2 0 1 2   :     3 3 9     3 4 4   3 4 0 c o n v e r t e r   a r e   s i m p l e   t o p o l o g y ,   h i g h   p o w e r   d e n s i t y ,   f a s t   t r a n s i e n t   r e s p o n s e   a n d   c o n t i n u o u s   i n p u t   c u r r e n t .   T h e r e f o r e ,   b o o s t   c o n v e r t e r s   a r e   u s u a l l y   u s e d   i n   d i f f e r e n t   p o w e r   e l e c t r o n i c s   a p p l i c a t i o n s   s u c h   a s   a c t i v e   P F C ,   p h o t o v o l t a i c   p o w e r   s y s t e m s   a n d   f u e l   c e l l s   [ 3 ] ,   [ 4 ] .   A l s o   i n t e r l e a v e d   o p e r a t i o n   ( t h e   p a r a l l e l   c o n n e c t i o n   o f   s w i t c h i n g   c o n v e r t e r s )   o f   t w o   o r   m o r e   b o o s t   c o n v e r t e r s   h a s   b e e n   p r o p o s e d   t o   i n c r e a s e   t h e   o u t p u t   p o w e r   a n d   t o   r e d u c e   t h e   o u t p u t   r i p p l e .   T h i s   t e c h n i q u e   c o n s i s t s   o f   a   p h a s e   s h i f t i n g   o f   t h e   c o n t r o l   s i g n a l s   o f   s e v e r a l   c e l l s   i n   p a r a l l e l   o p e r a t i n g   a t   t h e   s a m e   s w i t c h i n g   f r e q u e n c y   [ 5 ] .   A s   a   r e s u l t ,   t h e   i n p u t   a n d   o u t p u t   c u r r e n t   w a v e f o r m s   e x h i b i t   l o w e r   r i p p l e   a m p l i t u d e   [ 6 ] .   H i g h - s w i t c h i n g - f r e q u e n c y   o p e r a t i o n   i s   n e c e s s a r y   t o   a c h i e v e   s m a l l   s i z e   o f   t h e   c o n v e r t e r .   H o w e v e r ,   t h e   s w i t c h i n g   l o s s   w i l l   i n c r e a s e   a s   t h e   s w i t c h i n g   f r e q u e n c y   i s   i n c r e a s e d .   T o   s o l v e   t h i s   p r o b l e m ,   s o f t   s w i t c h i n g   t e c h n i q u e s   a r e   n e c e s s a r y .   T h e   z e r o - v o l t a g e - s w i t c h e d   ( Z V S )   t e c h n i q u e   a n d   z e r o - c u r r e n t - s w i t c h e d   ( Z C S )   t e c h n i q u e   a r e   t w o   c o m m o n l y   u s e d   s o f t   s w i t c h i n g   m e t h o d s   [ 7 ] .   B y   a d o p t i n g   t h e s e   t e c h n i q u e s ,   e i t h e r   v o l t a g e   o r   c u r r e n t   i s   z e r o   d u r i n g   s w i t c h i n g   t r a n s i t i o n s ,   w h i c h   l a r g e l y   r e d u c e s   t h e   s w i t c h i n g   l o s s   a n d   a l s o   i n c r e a s e s   t h e   r e l i a b i l i t y   o f   t h e   p o w e r   s u p p l i e s .                 T h e   c h o i c e   o f   t h e   s o f t - s w i t c h i n g   t e c h n i q u e ,   i . e . ,   Z C S   o r   Z V S ,   i t   i s   t a k i n g   i n t o   a c c o u n t   t h e   t e c h n o l o g y   o f   t h e   s e m i c o n d u c t o r   d e v i c e   t h a t   w i l l   b e   u s e d .   F o r   e x a m p l e ,   t h e   P o w e r   M O S F E T S s   p r e s e n t   a   b e t t e r   p e r f o r m a n c e   w h e n   a r e   c o m m u t a t e d   u n d e r   Z V S ,   s i n c e   t h e y   e x h i b i t   t u r n - o n   c a p a c i t i v e   l o s s e s   w h e n   o p e r a t i n g   i n   Z C S   i n c r e a s i n g   t h e   s w i t c h i n g   l o s s e s   a n d   E M I .   O n   t h e   o t h e r   h a n d ,   t h e   I G B T s   p r e s e n t   b e t t e r   r e s u l t s   w h e n   a r e   c o m m u t a t e d   u n d e r   Z C S   w h i c h   c a n   a v o i d   t h e i r   l a t h   u p   a n d   t h e   t u r n - o f f   l o s s e s   c a u s e d   b y   t h e   t a i l   c u r r e n t .   N e v e r t h e l e s s ,   t h e   Z C S   t e c h n i q u e s   h a v e   s o m e   d r a w b a c k s   s u c h   a s ,   a   s i g n i f i c a n t   v o l t a g e   s t r e s s   o n   t h e   m a i n   d i o d e ,   w h i c h   i n c r e a s e s   t h e   c o n d u c t i o n   l o s s e s ,   a n d   t h e   p r e s e n c e   o f   t h e   r e s o n a n t   i n d u c t o r   i n   s e r i e s   w i t h   t h e   m a i n   s w i t c h ,   w h i c h   i n c r e a s e s   t h e   m a g n e t i c   l o s s e s   [ 8 ] .   T h e   t e c h n i q u e   o f   z e r o   v o l t a g e   s w i t c h i n g   i s   a p p l i c a b l e   t o   a l l   s w i t c h i n g   t o p o l o g i e s .   Z V S   t e c h n i q u e   b a s i c a l l y   c o n s i s t s   o f   f o r c i n g   t o   z e r o   t h e   a c t i v e   s w i t c h   v o l t a g e ,   p r i o r   t o   i t s   t u r n - o n ,   b y   c r e a t i n g   a   r e s o n a n c e   b e t w e e n   a n   i n d u c t o r   a n d   a   c a p a c i t o r .   T h e   i n d u c t o r   a l s o   l i m i t s   t h e   r a t e   o f   v a r i a t i o n   o f   t h e   d i o d e   c u r r e n t ,   s o   l o s s e s   d u e   t o   t h e   r e v e r s e   r e c o v e r y   a r e   r e d u c e d   a s   w e l l   [ 9 ] ,   [ 1 0 ] .       2 .   P R I N C I P L E   O F   P R O P O S E D   T O P O L O G Y   I n   t h e   p r o p o s e d   c i r c u i t   d i a g r a m ,   t h e   d i o d e   b r i d g e   r e c t i f i e r   i s   u s e d   t o   c o n v e r t   t h e   a c   l i n e   i n p u t   v o l t a g e   t o   t h e   d c   v a l u e .   T h e   c i r c u i t   c o n s i s t s   o f   t w o   c e l l   i n t e r l e a v e d   b o o s t   c o n v e r t e r s .   W i t h   t h e   h e l p   o f   t h i s   i n t e r l e a v i n g   t e c h n i q u e ,   i n d u c t o r   c u r r e n t   o f   i n t e r l e a v e d   b o o s t   c o n v e r t e r   c a n   b e   r e d u c e d .   T h u s   r e s u l t   i n   r e d u c i n g   i n d u c t o r   s i z e .   T h e   m a i n   s w i t c h e s   o f   t h e   c o n v e r t e r ,   M 1   a n d   M 2   a r e   g a t e d   w i t h   1 8 0 0   p h a s e   s h i f t   w i t h   i d e n t i c a l   f r e q u e n c i e s   a n d   d u t y   r a t i o s .   T h e   a u x i l i a r y   c i r c u i t   i s   a d d e d   t o   t w o   c e l l   i n t e r l e a v e d   b o o s t   c o n v e r t e r   t o   r e d u c e   t h e   s w i t c h i n g   l o s s e s .   T h e   a u x i l i a r y   c i r c u i t   c o n s i s t s   o f   a n   a u x i l i a r y   s w i t c h ,   a n   a u x i l i a r y   i n d u c t o r   a n d   a   f e w   o t h e r   p a s s i v e   c o m p o n e n t s .   T h e   a u x i l i a r y   i n d u c t o r   L r   i s   r e q u i r e d   f o r   t h e   r e s o n a n t   p r o c e s s   t h a t   d i s c h a r g e s   t h e   d r a i n   s o u r c e   c a p a c i t a n c e   o f   t h e   s w i t c h   a n d   f o r   l i m i t i n g   t h e   r a t e   o f   c h a n g e   o f   t h e   d i o d e   c u r r e n t   a t   t u r n   o f f .   T h e   a u x i l i a r y   s w i t c h ,   M a   i s   g a t e d   w i t h   c o n s t a n t   d u t y   r a t i o   j u s t   b e f o r e   t h e   m a i n   s w i t c h e s .   T h i s   i n i t i a t e s   a   r e s o n a n t   p r o c e s s ,   w h i c h   c r e a t e s   z e r o   v o l t a g e   s w i t c h i n g   c o n d i t i o n s   f o r   t h e   m a i n   a c t i v e   s w i t c h .   T h e   t i m e   i n t e r v a l   w h e r e   t h e   a u x i l i a r y   c i r c u i t   i s   a c t i v e ,   i s   v e r y   s h o r t   c o m p a r e d   t o   t h e   s w i t c h i n g   p e r i o d .   I n   t h e   p r e v i o u s l y   i m p l e m e n t e d   s c h e m e s ,   z e r o   v o l t a g e   s w i t c h i n g   c o n d i t i o n   f o r   t h e   m a i n   s w i t c h   w i t h o u t   i n c r e a s i n g   t h e   v o l t a g e   s t r e s s   o f   t h e   m a i n   a n d   a u x i l i a r y   s w i t c h   i s   u s e d   [ 1 0 , 1 1 ] .   T h e   d i s a d v a n t a g e s   o f   t h i s   c o n v e r t e r   i s   t h a t   t h e   a u x i l i a r y   s w i t c h   o p e r a t e s   u n d e r   h a r d   s w i t c h i n g   c o n d i t i o n   a n d   t h i s   i n c r e a s e s   t h e   E M I   n o i s e   l e v e l   a n d   d e c r e a s e s   t h e   e f f i c i e n c y   o f   t h e   c o n v e r t e r .     V i n I i n V g L 1 L 2 D 0 1 D 0 2 I 0 R 0 C 0 C r C s L r D 1 D 2 M 1 M 2 M a D 3 D 4   F i g u r e   1 .     S o f t   s w i t c h e d   i n t e r l e a v e d   b o o s t   c o n v e r t e r   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I J E C E     I S S N :   2 0 8 8 - 8 7 0 8       A   H i g h   E f f i c i e n t   H i g h   I n p u t   P o w e r   F a c t o r   I n t e r l e a v e d   B o o s t   C o n v e r t e r   ( M . S .   J a y a k u m a r )   3 4 1 .                   I n   t h e   p r o p o s e d   i n t e r l e a v e d   a c - d c   c o n v e r t e r ,   t h e   m a i n   s w i t c h e s   u s e s   z e r o   v o l t a g e   t r a n s i t i o n   ( Z V T )   t e c h n i q u e   a n d   a u x i l i a r y   s w i t c h e s   u s e   t h e   s o f t   s w i t c h i n g   t e c h n i q u e .   T h e   Z V T   t e c h n i q u e   p r o v i d e s   b a s i c a l l y   a   p e r f e c t   t u r n   o n   p r o c e s s   f o r   t h e   m a i n   s w i t c h e s   o f   t h e   c o n v e r t e r   [ 1 1 ] .   H e r e   t h e r e   i s   n o   o v e r l a p   b e t w e e n   t h e   v o l t a g e   a n d   c u r r e n t   o f   t h e   m a i n   s w i t c h e s   a n d   h e n c e   n o   s w i t c h i n g   l o s s e s   t a k e   p l a c e   a t   t u r n   o n   p r o c e s s .   S o   t h i s   c o n v e r t e r   h a s   n o   a d d i t i o n a l   v o l t a g e   a n d   c u r r e n t   s t r e s s e s   a n d   t h e   e f f i c i e n c y   i s   a l s o   i m p r o v e d .                 T h e   c o n t r o l l e r   u s e s   A v e r a g e   c u r r e n t   c o n t r o l   m o d e .   T h e   P F C   c o n t r o l   c i r c u i t   i n c l u d e s   t h e   f o l l o w i n g   c o n t r o l   l o o p s :   V o l t a g e   C o n t r o l   L o o p   a n d   C u r r e n t   C o n t r o l   L o o p .   T h e   v o l t a g e   c o n t r o l   l o o p   c o m p a r e s   o u t p u t   v o l t a g e   w i t h   r e f e r e n c e   a n d   p r o v i d e s   e r r o r   t o   l o o p   r e g u l a t e s   t h e   o u t p u t   v o l t a g e   r e g a r d l e s s   o f   a n y   v a r i a t i o n s   i n   l o a d   c u r r e n t   a n d   t h e   s u p p l y   v o l t a g e .   T h e   o u t p u t   o f   t h e   v o l t a g e   c o n t r o l   l o o p   i s   a   c o n t r o l   s i g n a l ,   w h i c h   d e t e r m i n e s   t h e   r e f e r e n c e   c u r r e n t   f o r   t h e   c u r r e n t   c o n t r o l   l o o p .   T h e   f u n c t i o n   o f   t h e   c u r r e n t   c o m p e n s a t o r   i s   t o   f o r c e   t h e   c u r r e n t   t o   t r a c k   t h e   c u r r e n t   r e f e r e n c e   t h a t   i s   g i v e n   b y   t h e   m u l t i p l i e r   a n d   w h i c h   h a s   t h e   s a m e   s h a p e   a s   t h e   i n p u t   v o l t a g e .   T h e   f e e d   f o r w a r d   l o o p   i s   i n s e r t e d   t o   c o m p e n s a t e   t h e   l i n e   v o l t a g e   v a r i a t i o n .   T h e   o u t p u t   o f   t h e   c u r r e n t   c o m p e n s a t o r   d e c i d e s   t h e   d u t y   c y c l e   D   r e q u i r e d   f o r   s w i t c h i n g   t h e   M O S F E T s .   T h e   o u t p u t   f r o m   t h e   c u r r e n t   c o n t r o l l e r   l o o p   i s   c o m p a r e d   w i t h   t h e   s a w   t o o t h   w a v e   a n d   p r o d u c e s   t h e   c o r r e s p o n d i n g   P W M   s i g n a l s .   I t   i s   p h a s e   s h i f t e d   a n d   i s   g i v e n   t o   t w o   m a i n   s w i t c h e s .   T h e   a u x i l i a r y   s w i t c h e s   r e c e i v e   t h e   g a t e   f r o m   a   l o g i c   c i r c u i t   p r e s e n t   i n   p h a s e   s h i f t i n g   c o n t r o l l e r .                     F i g u r e   2 .   P o w e r   c i r c u i t   a n d   c o n t r o l   c i r c u i t   o f   t h e   p r o p o s e d   t o p o l o g y       3 .   D E S I G N   C O N S I D E R A T I O N           T h e   d e s i g n   p r o c e d u r e   f o r   t h e   p r o p o s e d   s o f t   s w i t c h e d   i n t e r l e a v e d   b o o s t   c o n v e r t e r   o p e r a t i n g   i n   c o n t i n u o u s   c o n d u c t i o n   m o d e   ( C C M )   i s   p r e s e n t e d   i n   t h i s   s e c t i o n .     3 . 1 .     O p e r a t i n g   R e q u i r e m e n t s   P o u t   ( m a x ) :       6 0 0 W   V i n   r a n g e :       1 1 0 - 2 2 0 V A C   L i n e   f r e q u e n c y   r a n g e :     5 0 H z   O u t p u t   v o l t a g e :       4 0 0 V D C     3 . 2 .     S w i t c h i n g   F r e q u e n c y           T h e   c h o i c e   o f   s w i t c h i n g   f r e q u e n c y   i s   g e n e r a l l y   s o m e w h a t   a r b i t r a r y .   T h e   s w i t c h i n g   f r e q u e n c y   m u s t   b e   h i g h   e n o u g h   t o   m a k e   t h e   p o w e r   c i r c u i t s   s m a l l   a n d   m i n i m i z e   t h e   d i s t o r t i o n   a n d   m u s t   b e   l o w   e n o u g h   t o   k e e p   t h e   e f f i c i e n c y   h i g h .   I n   m o s t   a p p l i c a t i o n s   a   s w i t c h i n g   f r e q u e n c y   i n   t h e   r a n g e   o f   2 0   K H z   t o   3 0 0   K H z   p r o v e s   t o   b e   a n   a c c e p t a b l e   c o m p r o m i s e   [ 1 2 ] .   T h i s   c o n v e r t e r   u s e s   a   s w i t c h i n g   f r e q u e n c y   o f   5 0   K H z   a s   a   c o m p r o m i s e   b e t w e e n   s i z e   a n d   e f f i c i e n c y .   T h e   v a l u e   o f   t h e   i n d u c t o r   w i l l   b e   r e a s o n a b l y   s m a l l   a n d   c u s p   d i s t o r t i o n   w i l l   b e   m i n i m i z e d ,   t h e   i n d u c t o r   w i l l   b e   p h y s i c a l l y   s m a l l   a n d   t h e   l o s s   d u e   t o   t h e   o u t p u t   d i o d e   w i l l   n o t   b e   e x c e s s i v e .   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                                I S S N :   2 0 8 8 - 8 7 0 8   I J E C E     V o l .   2 ,   N o .   3 ,   J u n e   2 0 1 2   :     3 3 9     3 4 4   3 4 2               C o n v e r t e r s   o p e r a t i n g   a t   h i g h e r   p o w e r   l e v e l s   m a y   f i n d   t h a t   a   l o w e r   s w i t c h i n g   f r e q u e n c y   i s   d e s i r a b l e   t o   m i n i m i z e   t h e   p o w e r   l o s s e s .   T u r n - o n   s n u b b e r   f o r   t h e   s w i t c h   w i l l   r e d u c e   t h e   s w i t c h i n g   l o s s e s   a n d   c a n   b e   v e r y   e f f e c t i v e   i n   a l l o w i n g   a   c o n v e r t e r   t o   o p e r a t e   a t   h i g h   s w i t c h i n g   f r e q u e n c y   w i t h   v e r y   h i g h   e f f i c i e n c y .   F o r   d e s i g n i n g   p u r p o s e   h e r e   w e   c o n s i d e r   t h e   w o r s t   c a s e ,   ( L o w   i n p u t   v o l t a g e   a n d   h i g h   i n p u t   c u r r e n t ) . S o   w e   s e l e c t ,   s w i t c h i n g   f r e q u e n c y ,   f s = 5 0   k H z       3 . 3 .       I n p u t   a n d   O u t p u t   P a r a m e t e r s                 T h e   r e l a t i o n s h i p   b e t w e e n   t h e   d u t y   c y c l e   a n d   t h e   o u t p u t / i n p u t   r a t i o   f o r   i n t e r l e a v e d   b o o s t   c o n v e r t e r   i s     V o =   *   V g                                             ( 1 )         = 1                                           ( 2 )           3 . 4 .       S e l e c t i o n   o f   B o o s t   I n d u c t o r                 T h e   i n d u c t o r   d e t e r m i n e s   t h e   a m o u n t   o f   h i g h   f r e q u e n c y   r i p p l e   c u r r e n t   i n   t h e   i n p u t   a n d   i t s   v a l u e   i s   c h o s e n   t o   g i v e   s o m e   s p e c i f i c   v a l u e   o f   r i p p l e   c u r r e n t .   I n d u c t o r   v a l u e   s e l e c t i o n   b e g i n s   w i t h   t h e   p e a k   c u r r e n t   o f   t h e   i n p u t   s i n u s o i d   [ 1 3 ] .   T h e   m a x i m u m   p e a k   c u r r e n t   o c c u r s   a t   t h e   p e a k   o f   t h e   m i n i m u m   l i n e   v o l t a g e   a n d   i s   g i v e n   b y     I  = 2   P / V                                                ( 3 )     =        =                                               ( 4 )     3 . 5 .       S e l e c t i o n   o f   O u t p u t   C a p a c i t o r                 T h e   f a c t o r s   i n v o l v e d   i n   t h e   s e l e c t i o n   o f   t h e   o u t p u t   c a p a c i t o r   a r e   t h e   s w i t c h i n g   f r e q u e n c y   r i p p l e   c u r r e n t ,   t h e   s e c o n d   h a r m o n i c   r i p p l e   c u r r e n t ,   t h e   D C   o u t p u t   v o l t a g e ,   t h e   o u t p u t   r i p p l e   v o l t a g e   a n d   t h e   h o l d - u p   t i m e [ 1 4 ] .   T h e   t o t a l   c u r r e n t   t h r o u g h   t h e   o u t p u t   c a p a c i t o r   i s   t h e   R M S   v a l u e   o f   t h e   s w i t c h i n g   f r e q u e n c y   r i p p l e   c u r r e n t   a n d   t h e   s e c o n d   h a r m o n i c   o f   t h e   l i n e   c u r r e n t .   T h e   h o l d - u p   t i m e   o f   t h e   o u t p u t   o f t e n   d o m i n a t e s   a n y   o t h e r   c o n s i d e r a t i o n   i n   o u t p u t   c a p a c i t o r   s e l e c t i o n .   H o l d - u p   i s   t h e   l e n g t h   o f   t i m e   t h a t   t h e   o u t p u t   v o l t a g e   r e m a i n s   w i t h i n   a   s p e c i f i e d   r a n g e   a f t e r   i n p u t   p o w e r   h a s   b e e n   t u r n e d   o f f .   H o l d - u p   t i m e s   i s   o f   1 5   t o   5 0   m i l l i s e c o n d s   a r e   t y p i c a l   [ 1 5 ] .     H o l d - u p   t i m e ,   t = 2 5 m s e c   = 2 / ( (    ) )                                         ( 5 )       T a b l e   1 .   P a r a m e t e r s   P a r a m e t e r s   V a l u e s   V i n ( i n p u t   v o l t a g e )   1 1 0 - 2 2 0   V r m s ,   5 0   H z   V o ( o u t p u t   v o l t a g e )   4 0 0   V d c   O u t p u t   P o w e r   6 0 0 W   S w i t c h i n g   f r e q u e n c y   5 0   k H z   M a i n   i n d u c t o r   7 0 0   µ H   L r   1 5   µ H   C s   1 . 1   n F   C r   1 0   n F   C o   4 7 0   µ F   T i m e   d e l a y   0 . 8 5   µ s       4 .     R E S U L T S   A N D   O B S E R V A T I O N S                 T h e   s i m u l a t i o n   o f   t h e   w h o l e   s c h e m e   i s   c a r r i e d   o u t   i n   t h e   M A T L A B / S I M U L I N K   e n v i r o n m e n t .   R e s i s t i v e   l o a d   i s   c o n s i d e r e d   f o r   t h e   i n v e s t i g a t i o n   o f   a u t o n o m o u s   o p e r a t i o n   o f   t h e   p r o p o s e d   t o p o l o g y .   R e s u l t s   i n   t e r m s   o f   c u r r e n t ,   v o l t a g e   a n d   t r i g g e r i n g   p u l s e s   a r e   p r e s e n t e d .   T h e   p u l s e s   f o r   e a c h   s w i t c h e s   a r e   s h o w n   i n   t h e   f i g u r e   7 .   F i g u r e   3   t o   f i g u r e   6   s h o w s   t h e   s i m u l a t e d   r e s u l t s   f o r   t h e   b o o s t   o p e r a t i o n   o f   t h e   c o n v e r t e r   w i t h   t h e   i n p u t   v o l t a g e   o f   1 1 0 - 2 2 0   V   A c   ( r m s ) ,   l o a d   r e s i s t a n c e   o f   6 0 0   W   a n d   t h e   o u t p u t   a c   v o l t a g e   i s   m a i n t a i n e d   a t   4 0 0   V   ( D c ) .   T h e   s w i t c h i n g   f r e q u e n c y   i s   c h o s e n   t o   b e   5 0   K H z .   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I J E C E       A   H i g h   E f f i c i e n t   H i g h   I n p u t   P o w e r   F a c t o r   I n t e r l e a v e d   B o o s t   C o n v e r t e r                     F i g u r e   3 .   S i m u l a t i o n   r e s u l t   o f   i n p u t   v o l t a g e   F i g u r e   5 .   S i m u l a t i o n   r e s u l t   o f   o u t p u t   v o l t a g e   F i g u r e     T y p e s W i t h o u t   P F C   c o n t r o l l e r   W i t h   P F C   c o n t r o l l e r       5 .   C O N C L U S I O N             I n   t h i s   p a p e r   a n   i m p r o v e d   Z V T   i n t e r l e a v e d   b o o s t   P F C   s i m u l a t i o n   o f   t h e   c o n v e r t e r   h a s   b e e n   c a r r i e d   o u t   u s i n g   i t   c a n   b e   s e e n   t h a t   t h e   m a i n   s w i t c h e s   a r e s w i t c h   a n d   t h e   o t h e r   d i o d e s   i n   t h e   a u x i l i a r y   u n i t a u x i l i a r y   s w i t c h e s   i s   t h e   m a i n   a d v a n t a g e   o f   t h e   p r o p o s e d   t o p o l o g y .   T h e   s o f t a l s o   r e d u c e s   s w i t c h i n g   l o s s e s .   T h e i n t e r l e a v e d   t o p o l o g y   i s   r e d u c e d   b y   t h e   u s e   o f   t h e   I S S N :   2 0 8 8 - 8 7 0 8   A   H i g h   E f f i c i e n t   H i g h   I n p u t   P o w e r   F a c t o r   I n t e r l e a v e d   B o o s t   C o n v e r t e r     S i m u l a t i o n   r e s u l t   o f   i n p u t   v o l t a g e       F i g u r e   4 .   S i m u l a t i o n   r e s u l t   o f   i n p u t   c u r r e n t                         r e s u l t   o f   o u t p u t   v o l t a g e     F i g u r e   6 .   S i m u l a t i o n   r e s u l t   o f   o u t p u t   c u r r e n t   F i g u r e   7 .     S i m u l a t i o n   r e s u l t   o f   p u l s e   g e n e r a t o r s     T a b l e   2 .   C o m p a r i s o n   o f   p e r f o r m a n c e   m a t r i x   T y p e s   P o w e r   f a c t o r   E f f i c i e n c y     ( % )   W i t h o u t   P F C   c o n t r o l l e r     0 . 9 8   7 9   W i t h   P F C   c o n t r o l l e r     0 . 9 9 9   9 6 . 1 2   r o v e d   Z V T   i n t e r l e a v e d   b o o s t   P F C   t o p o l o g y   i s   i n t r o d u c e d . h a s   b e e n   c a r r i e d   o u t   u s i n g   M A T L A B 7 . 1 0 R 2 0 1 0 a / S I M U L I N K . i t   c a n   b e   s e e n   t h a t   t h e   m a i n   s w i t c h e s   a r e   t u r n e d   o n   w i t h   Z V T   a n d   t u r n e d   o f f   w i t h   Z V S .   A l s o ,   t h e s w i t c h   a n d   t h e   o t h e r   d i o d e s   i n   t h e   a u x i l i a r y   u n i t   a r e   t u r n e d   o n   a n d   o f f   w i t h   Z V S .   T h i s   s o f t   s w i t c h i n g   o f   t h e   a d v a n t a g e   o f   t h e   p r o p o s e d   t o p o l o g y .   T h e   s o f t   s w i t c h i n g   o f   t h e   o u t p u t   d i o a l s o   r e d u c e s   s w i t c h i n g   l o s s e s .   T h e   s i m u l a t i o n   r e s u l t s   s h o w   t h a t   t h e   t o t a l   s w i t c h i n g   l o s s e s   o f   t h e i n t e r l e a v e d   t o p o l o g y   i s   r e d u c e d   b y   t h e   u s e   o f   t h e   p r o p o s e d   a u x i l i a r y   c i r c u i t .   U s i n g   o n l y   o n e   r e s o n a n t   i n d u c t o r     A   H i g h   E f f i c i e n t   H i g h   I n p u t   P o w e r   F a c t o r   I n t e r l e a v e d   B o o s t   C o n v e r t e r   ( M . S .   J a y a k u m a r )   3 4 3 r e s u l t   o f   i n p u t   c u r r e n t   r e s u l t   o f   o u t p u t   c u r r e n t     t o p o l o g y   i s   i n t r o d u c e d .   T h e   c o m p u t e r   M A T L A B 7 . 1 0 R 2 0 1 0 a / S I M U L I N K .   F r o m   t h e   r e s u l t s ,   n d   t u r n e d   o f f   w i t h   Z V S .   A l s o ,   t h e   a u x i l i a r y   T h i s   s o f t   s w i t c h i n g   o f   t h e   s w i t c h i n g   o f   t h e   o u t p u t   d i o d e s   s i m u l a t i o n   r e s u l t s   s h o w   t h a t   t h e   t o t a l   s w i t c h i n g   l o s s e s   o f   t h e   h a r d   s w i t c h e d   a u x i l i a r y   c i r c u i t .   U s i n g   o n l y   o n e   r e s o n a n t   i n d u c t o r   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                                I S S N :   2 0 8 8 - 8 7 0 8   I J E C E     V o l .   2 ,   N o .   3 ,   J u n e   2 0 1 2   :     3 3 9     3 4 4   3 4 4 a n d   m i n i m u m   n u m b e r   o f   c o m p o n e n t s   i n   t h e   a u x i l i a r y   c i r c u i t   d o e s   n o t   r e s u l t   i n   a   b u l k y   c o n v e r t e r .   T h e   p r o t o t y p e   o f   t h e   p r o p o s e d   t o p o l o g y   h a s   b e e n   d e s i g n e d   a n d   e x p e r i m e n t a l   s t u d y   i s   u n d e r   p r o g r e s s .       A C K N O W L E D G E M E N T S   T h e   a u t h o r s   w o u l d   l i k e   t o   t h a n k   f o r   t h e   v a l u a b l e   g u i d a n c e   a n d   s u p p o r t   f r o m   t h e   e n g i n e e r s   f r o m   K e r a l a   E l e c t r i c a l   a n d   A l l i e d   E n g i n e e r i n g   C o . L t d ,   K u n d a r a ,   K e r a l a .       R E F E R E N C E S     [ 1 ]   Ba l o g h   L ,   Re d l   R.   P o w e r - F a c t o r   Co r r e c t i o n   w i t h   I n t e r l e a v e d   Bo o s t   Co n v e r t e r s   i n   Co n t i n u o u s   I n d u c t o r   C u r r e n t   M o d e .   I n   P r o c   I E E E   A P E C’ 9 3   Co n f ,   S a n   D i e g o ,   CA ,   p p .   1 6 8 7 4 ,   M a r c h   1 9 9 3 .   [ 2 ]       D e   O l i v e i r a   S t e i n   CM ,   P i n h e i r o   J R,   H e y   H L . ,   A   Z C T   A u x i l i a r y   Co m m u t a t i o n   Ci r c u i t   f o r   I n t e r l e a v e d   Bo o s t   Co n v e r t e r s   O p e r a t i n g   i n   Cr i t i c a l   Co n d u c t i o n   M o d e ,   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 ( 6 ) : 9 5 4 6 2 ,   2 0 0 2 .   [ 3 ]   L o u g a n s k i   K P ,   L a i   J S .   Cu r r e n t   P h a s e   L e a d   Co m p e n s a t i o n   i n   S i n g l e - P h a s e   P f c   Bo o s t   Co n v e r t e r s   w i t h   a   Re d u c e d   S w i t c h i n g   F r e q u e n c y   t o   L i n e   F r e q u e n c y   Ra t i o ,   I E E E   T r a n s   P o we r   E l e c t r o n ,   v o l .   2 2 ( 1 ) ,   p p .   1 1 3 9   M ,   2 0 0 7 .   [ 4 ]   E l m o r e   M S .   I n p u t   Cu r r e n t   Ri p p l e   Ca n c e l l a t i o n   I n   S y n c h r o n i z e d ,   P a r a l l e l   C o n n e c t e d   Cr i t i c a l l y   Co n t i n u o u s   Bo o s t   Co n v e r t e r s .   I n   P r o c .   I E E E   A P E C’ 9 6   C o n f . ,   S a n   J o s e ,   CA ,   p p .   1 5 2 1 5 8 ,   M a r c h   1 9 9 6 .   [ 5 ]     E .   S .   K i m   a n d   Y .   H .   K i m ,   A   Z V Z CS   P W M   F D C/ D C   Co n v e r t e r   U s i n g   a   M o d i f i e d   E n e r g y - Re c o v e r y   S n u b b e r ,   I E E E   T r a n s .   I n d . E l e c t r o n . ,   v o l .   4 9 ,   n o .   5 ,   p p .   1 1 2 0 1 1 2 7 ,   O c t .   2 0 0 2 .   [ 6 ]   H s i e h   Y C,   H s u e h   T C,   C   Y e n   H ,   A n   I n t e r l e a v e d   Bo o s t   Co n v e r t e r   w i t h   Z e r o - V o l t a g e   T r a n s i t i o n ,   I E E E   T r a n s   P o we r   E l e c t r o n ,   v o l .   2 4 ( 4 ) ,   p p .   9 7 3 9 7 8 ,   2 0 0 9 .     [ 7 ]   Bo d u r   H ,   Ba k a n   A F ,   A   N e w   Z V T Z CT P W M   D C D Co 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 ( 3 ) ,   p p .   6 7 6 6 8 4 ,   2 0 0 4 .   [ 8 ]   S t e i n   C M O ,   H e y   H L ,   A   T r u e   Z CZ V T   Co m m u t a t i o n   Ce l l   f o r   P W M   Co 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 .   1 5 ,   p p .   1 8 5 1 9 3 ,   2 0 0 0 .   [ 9 ]   Y a o   G ,   Ch e n   A ,   H e   X .   S o f t   S w i t c h i n g   Ci r c u i t   f o r   I n t e r l e a v e d   Bo o s t   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 .   2 2 ( 1 ) ,   p p .   8 0 8 6 ,   2 0 0 7 .   [ 1 0 ]   T .   T .   S o n g   a n d   N .   H u a n g ,   A   N o v e l   Z e r o - V o l t a g e   A n d   Z e r o - Cu r r e n t   S w i t c h i n g   F u l l - Br i d g e   P w m   Co 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 .   2 0 ,   n o .   2 ,   p p .   2 8 6 2 9 1 ,   M a r c h   2 0 0 5 .   [ 1 1 ]   G .   S p i a z z i   a n d   L .   R o s s e t t o ,   S e r i e s   Re s o n a n t   C o n v e r t e r   w i t h   W i d e   L o a d   Ra n g e ,   P r o c .   I E E E   I n d .   A p p l .   S o c .   C o n f . ,   v o l .   2 ,   p p .   1 3 2 6 1 3 3 1 ,   1 9 9 8 .   [ 1 2 ]   S .   Z h e n g   a n d   D .   Cz a r k o w s k i ,   M o d e l i n g   a n d   D i g i t a l   Co n t r o l   o f   a   P h a s e   Co n t r o l l e d   S e r i e s P a r a l l e l   Re s o n a n t   Co n v e r t e r ,   I E E E   T r a n s .   I n d .   E l e c t r o n ,   v o l .   5 4 ,   n o .   2 ,   p p .   7 0 7 7 1 5 ,   A p r i l   2 0 0 7 .   [ 1 3 ]   H u a   G ,   L e u   CS ,   J i a n g   Y ,   L e e   F C.   N o v e l   Z e r o - V o l t a g e - T r a n s i t i o n   P W M   Co 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 .   9 ,   p p .   2 1 3 2 1 9 ,   1 9 9 4 .   [ 1 4 ]   M .   Bo r a g e ,   S .   T i w a r i ,   a n d   S .   K o t a i a h ,   A   N o v e l   Co n s t a n t - Cu r r e n t   P o w e r   S u p p l y   w i t h   I n h e r e n t   C o n s t a n t - V o l t a g e   L i m i t ,   I E E E   T r a n s .   I n d .   E l e c t r o n . ,   v o l .   5 4 ,   n o .   2 ,   p p .   7 4 1 7 4 6 ,   A p r i l   2 0 0 7 .   [ 1 5 ]   N a c i   G e n c ,   I r e s   I s k e n d e r ,   A n   I m p r o v e d   S o f t   S w i t c h e d   P W M   I n t e r l e a v e d   Bo o s t   A C D Co n v e r t e r ,   E L S I V I E R ,   E n e r g y   Co n v e r s i o n   a n d   M a n a g e m e n t ,   v o l .   5 2 ,   4 0 3 4 1 3 ,   2 0 1 1 .       B I O G R A P H Y   O F   A U T H O R S             M . S .   J a y a k u m a r   r e c e i v e d   B. T e c h   a n d   M . T e c h   d e g r e e   f r o m   A N N A   U n i v e r s i t y .   N o w   h e   p u r s u i n g   h i s   P h . D   i n   A N N A   U n i v e r s i t y .   H e   S e c u r e d   Co l l e g e   f i r s t   R a n k   f r o m   D E CE   t a m i l n a d u .   H e   h a d   s p e c i a l i z e d   i n   r e n e w a b l e   e n e r g y . N o w   h e   i s   c u r r e n t l y   w o r k i n g   i n   K a r u n y a   U n i v e r s i t y   a s   a n   A s s i s t a n t   P r o f e s s o r   i n   s c h o o l   o f   e l e c t r i c a l   s c i e n c e .   H e   p u b l i s h e d   m a n y   l i t e r a t u r e s   i n   s e v e r a l   c o n f e r e n c e s   a n d   p u b l i c a t i o n s .               A j e e s h .   G   r e c e i v e d   B. T e c h   d e g r e e   f r o m   M a h a t m a   G a n d h i   U n i v e r s i t y .   N o w   h e   i s   p u r s u i n g   h i s   M . T e c h   f r o m   K a r u n y a   U n i v e r s i t y .   H e   p u b l i s h e d   m a n y   l i t e r a r u r e s   i n   s e v e r a l   c o n f e r e n c e s .         Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.