I nte rna t io na l J o urna l o f   Appl ied P o wer   E ng i neer ing   ( I J AP E )   Vo l.  1 3 ,   No .   4 ,  Dece m b er   20 2 4 ,   p p .   8 2 5 ~ 8 3 4   I SS N:  2252 - 8 7 9 2 ,  DOI :  1 0 . 1 1 5 9 1 /ijap e . v 1 3 . i 4 . pp 825 - 834           825       J o ur na l ho m ep a g e :  h ttp : //ij a p e . ia esco r e. co m   Ev a lua ting a  nov e l bidirec tiona l so f t - swit ching  D C - D C  co nv erte r  for elec tric  v ehicl es       P ra s a nn a k um a r  I na m pu di 1 ,   P .   Cha nd ra s ek a r 1 ,   T .   Vij a y   M un i 2   1 D e p a r t me n t   o f   El e c t r i c a l   a n d   El e c t r o n i c s E n g i n e e r i n g ,   V e l   T e c h   R a n g a r a j a n   D r .   S a g u n t h a l a   R &D   I n st i t u t e   o f   S c i e n c e   a n d   Te c h n o l o g y ,   C h e n n a i ,   I n d i a   2 D e p a r t me n t   o f   El e c t r i c a l   a n d   El e c t r o n i c s E n g i n e e r i n g ,   K o n e r u   L a k sh m a i a h   E d u c a t i o n   F o u n d a t i o n ,   V a d d e sw a r a m,  I n d i a       Art icle  I nfo     AB S T RAC T     A r ticle  his to r y:   R ec eiv ed   Oct  3 ,   2 0 2 3   R ev is ed   Ma r   2 6 ,   2 0 2 4   Acc ep ted   Ap r   2 6 ,   2 0 2 4       Th is  re se a rc h   a ims   to   b u i ld   u n iq u e   z e ro   v o lt a g e   tran siti o n   (Z VT)  n o n - iso late d   b id irec ti o n a l  DC - DC  c o n v e rters   fo r  h y b ri d   e lec tri c   v e h ic le  b a tt e ry   sto ra g e .   F irst,   a   h i g h - v o lt a g e   g a in   b id irec ti o n a l   c o n v e rter  (BDC)  is   e x a m in e d .   T h is  c o n v e rter  c a n   so ft - sw it c h   i n su late d   g a te  b ip o lar  t ra n sisto rs   (IG BTs) .   Th e   p rima ry   in su late d - g a te  b i p o lar  tran sist o rs   (IG BTs)  a re   o p e ra ted   u n d e r  z e ro - c u rre n t  c o n d it io n s  t h ro u g h o u t   th e   tu r n - o n   t o   t u rn - o ff   c o m m u tatio n   p h a se   to   re d u c e   sw it c h in g   lo ss e s  a n d   i n c re a se   e fficie n c y .     A  so ft - sw it c h e d   c e ll   with   a   re so n a n t  in d u c to r,   c a p a c it o r,   a n d   a d d it i o n a l   IG BTs  a c h iev e s  z e ro - c u rre n t  tu r n - o ff.   A  n e w  c o n v e rter  u se s  in su late d - g a te   b ip o lar  tran sisto rs  with   z e ro - v o lt a g e   tran siti o n   o p e ra ti o n .   S o ft - sw it c h e d   c e ll s  imp ro v e   th e   h a rd - sw it c h e d   b r id g e les s  DC - DC  c o n v e rter  (BDC).   Re so n a n t  in d u c to rs,   c a p a c it o rs,  a n d   a u x il i a ry   sw it c h in g   d e v ice s  m a k e   u p   th e   s o ft - sw it c h e d   c e ll .   S o ft - sw it c h e d   c e ll s  e n a b le  z e ro   v o lt a g e   tu r n - o n   o f  p rima ry   in su late d - g a te  b ip o lar  tran sist o rs.   Th is  c o n v e rter  c h a rg e s  th e   b a tt e r y   in   b u c k   m o d e   a n d   b o o sts  i t  t o   p r o v i d e   th e   n e c e ss a ry   o u t p u t   v o lt a g e .   T h is  st u d y   e x a m in e d   a   7 0   V/ 3 0 0   V  p o we r  sy ste m ' s  h ig h - g a i n   b i d irec ti o n a l  c o n v e rter  (BDC)  d e sig n   sim u lati o n .   Th e   c o n v e rter   wa s  tes ted   a t  5 0   k Hz   w it h   8 0 0   W  o u t p u t   p o we r.   T h e   h ig h - g a i n   s o ft - sw it c h e d   BDC  h a s  9 6 . 5 %   b o o st   a n d   9 7 %   b u c k   e fficie n c y .   Op e ra ti n g   p ri n c ip les ,   d e sig n   a n a l y sis,  a n d   si m u latio n   a ss e ss m e n ts are   in c lu d e d   in   t h is st u d y .   K ey w o r d s :   DC - DC   co n v er ter   Hig h   g ain   MPPT   PW M   So lar   PV sy s tem   Z eta  c o n v er ter   T h is i s  a n   o p e n   a c c e ss   a rticle   u n d e r th e   CC B Y - SA   li c e n se .     C o r r e s p o nd ing   A uth o r :   Pra s an n ak u m ar   I n am p u d i   Dep ar tm en t o f   E lectr ical  an d   E lectr o n ics E n g in ee r i n g   Vel  T ec h   R an g ar ajan   Dr .   Sag u n th ala  R & D  I n s titu te  o f   Scie n ce   an d   T ec h n o l o g y   C h en n ai,   T am il Na d u   6 0 0 0 6 2 ,   I n d ia   E m ail:  ip r asan n ak u m ar . p h d @ g m ail. co m       1.   I NT RO D UCT I O N     T h e  u s ag e  o f   DC - DC   co n v e r ter s   is   g r ea tly   im p r o v in g   b atte r y   s to r ag e   ap p licatio n s .   T h e  e asies t  way   to   ch o o s e  an   e f f icien t  c o n v e r ter   f o r   in d u s tr ial  ap p licatio n s   is   to   d e v elo p   to p o l o g ies  th a t  tak e  f ac to r s   lik e  ef f icien cy   a n d   s witch in g   p o w er   lo s s es  in to   ac co u n t.  T h ese   v ar iab les  will  in cr ea s e  th e   p er f o r m a n ce   o f   th e   co n v er ter s .   T h ese  ar e  also   th e   f ea tu r es  th at  will  m ak e  th ese  co n v er ter s   wo r k   b etter .   T h e  u s e  o f   s o f t - s witch ed   b id ir ec tio n al  co n v er ter s   in   b at ter y   s to r ag e  d e v ices  ( s u ch   f u e l  ce lls   an d   s u p er ca p ac ito r s )   is   th e  p r im ar y   f o c u s   o f   o n g o in g   r esear ch   in   th is   ar e a.   A  ze r o - v o ltag e  t r an s itio n   f o r   a  DC - DC   b o o s t  co n v er ter   h a s   b ee n   th e  f o cu s   o f   p r io r   r esear ch   o n   au x iliar y   r eso n an t  s witch es  [ 1 ] .   Usi n g   lin k ed   in d u cto r s ,   s elf - co m m u tatio n ,   an d   an   a u x iliar y   ce ll,  th e  s o f t - s witch ed   b id ir ec t io n al  co n v er ter s   [ 1 ] - [ 6 ]   wer e   co n s tr u cted .   B atter y   ch ar g er s   th at  ar e  e n g in ee r ed   to   r u n   with   v er y   lo w   o u tp u t   p o wer   lev els  wh ile   p r eser v i n g   a  h ig h   d e g r ee   o f   ef f icien c y   a r e  id ea l  f o r   u s e  with   th ese  s o f t - s witch ed   b id ir ec tio n al  co n v er ter s   [ 7 ] - [ 1 2 ] .   T h e  z er o   cu r r e n t  s witch in g   ac tiv ity   o f   th e  s witch es  is   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   2 2 5 2 - 8 7 9 2   I n t J Ap p l Po wer   E n g ,  Vo l.  1 3 ,   No .   4 ,  Dece m b er   20 2 4 :   8 2 5 - 834   826   lik ewise  th e  ce n ter   o f   atten tio n   in   th is   wo r k ,   s im ilar   to   h o w  ze r o   v o ltag e  tr an s itio n   ( Z VT )   is .   W i th   th e  h elp   o f   s u p p lem en tar y   r eso n a n t  ce lls   [ 1 3 ]   an d   a  h ig h   v o ltag e   g ain   z er o   v o ltag e  s witch in g   is o lated   DC - DC   co n v er ter   [ 1 4 ] ,   th ese  s witch es  wer e   d ev e lo p ed   f o r   u s e   in   b atter y   s to r ag e  ap p licatio n s .   T h e   s o f t - s witch in g   was   also   m ad e   p o s s ib le  b y   th e  i n clu s io n   o f   an   ad d itio n al  s n u b b er   ca p ac ito r   an d   leak ag e   in d u ctan ce   in   t h e  m ain   p o wer   s u p p ly   in s u lated - g ate  b i p o lar   t r an s is to r s   ( I GB T s ) .   W ith in   th e  c o n tex t  o f   en e r g y   s to r ag e  s y s t em   ap p licatio n s   i n   elec tr ic  v eh icles,  th is   c h ap ter   p r esen ts   a  n ew  Z VT   b id ir ec tio n al  DC - DC   co n v er te r   as  a   p r a ctica l  s o lu tio n .   T h is   ap p licatio n ' s   b ac k g r o u n d   is   d e s cr ib ed   in   th e  p r ec ed in g   p h r ase.   R esear ch   th at  f o llo wed   f o cu s ed   o n   cr ea tin g   co m p ac t,  in e x p en s iv e,   an d   n o n - is o lated   c o n v er ter s   f o r   b ac k u p   b atter y   s y s tem s .   I n   o r d er   to   f ac ilit ate  s o f t  s witch in g   o p er atio n s   at  th e  s witch in g   d ev ices  an d   d io d es  o f   non - is o lated ,   h ig h - v o ltag e - g a in   b o o s t  co n v e r ter s ,   a  p ass iv e  r eso n an t   cir cu it  was  in clu d ed   in t o   th eir     d esig n   [ 1 5 ] - [ 1 8 ] .   Ma in tai n in g   a  r eso n an ce   f r eq u e n cy   lo we r   th an   th e  w o r k in g   f r e q u en c y   allo wed   th em   to   ac co m p lis h   s o f t - co m m u tatio n   ze r o - v o ltag e  tr an s itio n s   ( Z VT s )   in   b o th   d io d es  an d   MO SF E T s .   Fo r   th e  s ec o n d ar y   p o wer   s u p p ly   s y s tem s   o f   elec tr ic  ca r s ,   th e  g r o u p   s h if ted   its   atten tio n   to   d ev e lo p in g   n o n - is o lated   b id ir ec tio n al  DC - DC   co n v er t er s   [ 1 9 ] .   T h ese  co n v er ter s   r el y   o n   b asic  s er ies  r eso n an t  co m p o n e n ts   to   en ab le   ze r o - v o ltag e  s witch in g   ( Z VS )   tu r n - o n   o f   th e  p r i m ar y   s witch in g   d ev ices.  T h e  u s e  o f   a  v o ltag e  m u ltip lier   ce ll  an d   a  p ar allel  r eso n a n t  cir cu i t  in d u cto r - ca p ac ito r   ( L C C )   allo wed   f o r   th e  c o n s tr u ctio n   o f   n o n - is o lated   h ig h - g ain   b o o s t  co n v e r ter s   [ 2 0 ] .   T h ey   u s ed   ze r o - v o ltag e  ( Z V)   a ctio n   to   tu r n   o n   th e  d i o d es  an d   ze r o - c u r r e n t  ( Z C )   ac tio n   to   tu r n   o n   th e  m ai n   s witch es.  Desp ite  th e  f ac t  th at  v er y   lo w  p o wer   a n d   a  v e r y   h ig h   s witch in g     f r eq u e n cy   ( 1 5 0   k Hz)   p r o d u ce d   v er y   p o o r   ef f icien cy .   No n et h eless ,   a  cu r r en t - f ed   u n i d ir ec t io n al  co n v er te r   was   d ev elo p e d   with o u t  v o ltag e  m u ltip lier   ce lls   [ 2 1 ] ,   [ 2 2 ] .   T h i s   co n v er ter   ac h ie v ed   an   e f f ic ien cy   o f   9 5 . 5 %  at  o p er atin g   f r eq u en cies  g r ea ter   th an   1 0 0   k Hz  an d   h ad   Z C   tu r n - o f f   o p er atio n s   f o r   its   s w itch es.  Z h an g   an d     C h au   [ 1 6 ]   s tate  th at  in   s o f t - s witch in g   s itu atio n s ,   s ev er al  n o n - is o lated   t y p e  c o n v e r ter   to p o lo g ies  ar e   ap p licab le.   E n g in ee r s   at  MI T   d ev elo p e d   a   v o ltag e - f r ee   p ass iv e  lo s s less   b id ir ec tio n al  c o n v er ter   ( B DC )   [ 2 3 ]   t o   en ab le  elec tr o m ec h an ical   b r a k in g   s y s tem s   in   elec tr ic  ca r s   wi th o u t  in te r n al  c o m b u s tio n   en g in es.  R ed u cin g   th e  in p u t v o ltag e  ( Vin ) ,   in p u t p o w er ,   an d   s witch in g   f r eq u e n cy   is   n o t g iv en   m u ch   atten tio n   [ 2 4 ] - [ 2 6 ] .   On   th e  o th er   h an d ,   at  v er y   l o w  o u tp u t p o we r   lev els,  it h as a ch iev ed   a n   ef f i cien cy   o f   a r o u n d   9 4 %.   T h e  s u g g ested   co n v er ter   is   ca p ab le  o f   o p er atin g   in   eith er   a   b o o s t  o r   b u ck   m o d e   d ep e n d i n g   o n   th e   s itu atio n .   T h is   wo r k   p r o p o s es u s in g   a  n o v el  k in d   o f   co n v er te r   th at  is   n o t iso lated   f r o m   th e  r est o f   th e  cir cu it in   o r d er   to   b r in g   ab o u t th e  d esire d   tr an s itio n   o f   ze r o   v o ltag e  to   th e  p r im ar y   s witch es.  T h is   co n v er ter   wo u ld   m ak e   u s e  o f   r eso n a n t  co m p o n en ts   an d   o p er ate  in   co n ce r t  with   ac tiv e  au x iliar y   d ev ices.  T h e  k ey   a d v an tag es    th at  th is   co n v e r ter   m a y   p r o v i d e  ar e  a n   in c r ea s ed   lev el  o f   e f f icien cy   as  well  as  a   r ed u ctio n   in   th e  am o u n t   o f   tu r n - o n   lo s s es.       2.   DE SCR I P T I O N  O F   P RO P O SE D  B I DI RE C T I O N AL   D C - DC  CO NVER T E R   T h e  s ch em atic  d iag r am   r e p r e s en ts   a  b id ir ec tio n al  DC - DC   co n v er ter   as  s h o wn   in   Fig u r e   1 .   I n   th is   co n f ig u r atio n ,   th e  p r im ar y   s witch es  S1   an d   S2   ca n   in d ep en d en tly   tr a n s f er   p o wer   i n   b o th   d ir ec tio n s ,   en a b lin g   th e  co n v er ter   t o   o p er ate  i n   ei th er   b o o s t  o r   b u c k   m o d e.   Ad d itio n ally ,   c o m p o n en ts   lik e  i n d u cto r s   L1   an d   2  ca p ac ito r s   C1 ,  C2 ,   an d   C3   an d   th e  in p u t  v o ltag e  s o u r ce s   V1   an d   V2   ar e  in teg r ated   in t o   th e   cir cu it  to   f ac ilit ate   en er g y   tr a n s f er   an d   r e g u late  v o ltag e  lev els  ac r o s s   th e  s y s te m .   Switch es  Sa   an d   Sb   p lay   a   r o le  in   co n tr o llin g   th e  cu r r e n t p ath ,   e n s u r in g   ef f i cien t p o wer   co n v er s io n   an d   m an ag em en t w ith in   t h e  cir cu it.             Fig u r e   1 .  Pro p o s ed   n ew  Z VT   b id ir ec tio n al  DC - DC   co n v er te r   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n t J Ap p l Po wer   E n g   I SS N:   2252 - 8 7 9 2       E va lu a tin g   a   n o ve l b id ir ec tio n a l so ft - s w itch in g   DC - DC   co n v erter   fo r   … ( P r a s a n n a ku ma r   I n a mp u d i )   827   T h e  k ey   wav ef o r m s   o f   th e  p r o p o s ed   co n v er ter   wer e  s h o wn   in   Fig u r e  2 .   T h e  o p er ati n g   c o n ce p t  was  ex p lain ed   with   th e  u s e  o f   r ep r esen tatio n s   o f   cu r r en t f lo w  th a t  wer e  s h o wn   in   Fig u r e   3   f o r   t h e  b o o s t  m o d e ,   an d   Fig u r e  4   illu s tr ated   th e  s ch e m atics  f o r   th e   b u c k   m o d e.   R ed u ce d   p o wer   co n s u m p tio n   d u r i n g   th e   tu r n - on  p r o ce s s   o f   th e  p r im ar y   ac tiv e   d ev ices,  as  well  as  r e d u ce d   p o wer   co n s u m p tio n   d u r i n g   t h e  s witch in g   p r o ce s s   o f   th e  s ec o n d ar y   ac tiv e  d e v ices.           Fig u r e  2 .   Key   wav ef o r m s : b o o s t   an d   b u ck   m o d es       3.   P RINCI P L E S O F   O P E RAT I O N  AND  I T S AN A L Y SI S   3 . 1 .     B o o s t   m o de  o pera t io n    Fig u r e  2   d ep icts   th e  u s u al  v o ltag e  an d   cu r r en t  wav ef o r m s   f o r   th e   len g th   o f   o n e  s witc h in g   c y cle  ( f r o m   t0   t o   t6 )   an d   d em o n s tr a tes  h o w  th e  c o r r esp o n d in g   cu r r en t  f lo w   m o d els  o f   th e   b o o s t  m o d e  a r e  d e p icted   in   th e  f ig u r e.   T h is   co n v er ter   m ay   f u n ctio n   in   a  to tal  o f   s ix   d if f er en t  to p o lo g ical  m o d es,  w h ich   ar e  s h o wn   f r o m   a  to   d   in   Fig u r e   3 ,   an d   a r e  b r o k en   d o w n   in to   th e  f o llo win g   c ateg o r ies.   -   Mo d e  1 :  I GB T   S2   is   s witch ed   o n   at  tim e  t0   in   o r d er   to   en s u r e  ze r o   v o ltag e  tu r n - o n   f o r   I GB T   Sa,   wh ich   tak es  p lace   later .   T h e   v o ltag e   b etwe en   t h e  c o llecto r   a n d   t h e  em itter   d r o p s   i n   a   s in u s o id al  p atter n   as  it  ap p r o ac h es  ze r o ;   th is   ca n   b e  s ee n   q u ite   clea r ly   i n   Fig u r e   3   as  th e  m ain   wav ef o r m s .   At  th e  co n clu s io n   o f   th is   tim e  p er io d   t1 ,   th e  v o ltag e  h as  d ip p ed   to   ze r o ,   an d   cu r r en t  in   th e  o p p o s ite  d ir ec tio n   is   f lo win g   v ia  th e  an ti - p ar allel  d io d e  o f   th e  I G B T   Sa.   T h e  f o llo win g   eq u ati o n   m ay   b e  u s ed   to   r ep r esen t   th e  cu r r e n t  an d   v o ltag e  o f   an   in d u cto r   with   th e  s y m b o l L 2   an d   a   ca p ac ito r   w ith   th e  s y m b o l C2 :     2 ( 2 ) =  ( ) + 0  ( − 1 )   ( 1 )     2 ( ) = 0  ( − 1 )   ( 2 )     = 1 √ 2 2       = √ 2 2       -   Mo d e  2 :  Du r in g   th e  tim e  b et wee n   t1   an d   t2 ,   th e  au x iliar y   I GB T   S2   an d   th e  d io d e  o f   Sa  ar e  co n d u ctin g .   T h e  d io d e  o f   Sa  p r o v id es  th e  cu r r en t  f lo w  ch a n n el  f o r   th e   r eso n an t  cu r r en t  th at  is   cr ea te d   b y   L 2   an d   C 2   wh en   th e  f r ee wh ee lin g   m o d e   is   ac tiv e  as  s h o wn   i n   F ig u r e  4 .   C u r r en t  an d   v o ltag e  e x p r ess io n s   f o r   an   in d u cto r   with   t h e  s y m b o l L 2   a n d   a  ca p ac ito r   with   th e  s y m b o l C2   ar e  d ef in ed   as:     2 ( 2 ) = 1 ( − 2 )   ( 3 )     2 ( 2 ) = 0   ( 4 )   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   2 2 5 2 - 8 7 9 2   I n t J Ap p l Po wer   E n g ,  Vo l.  1 3 ,   No .   4 ,  Dece m b er   20 2 4 :   8 2 5 - 834   828       Fig u r e  3 .   C u r r e n t f lo w  e q u iv al en t c ir cu it f o r   tim e  i n ter v al  ( t0 - t1 )   -   b o o s t m o d e           Fig u r e  4 .   C u r r e n t f lo w  e q u iv al en t c ir cu it f o r   tim e  i n ter v al  ( t1 - t2 )   an d   f o r   a  tim e  i n ter v al   ( t2 - t3 )   -   b o o s t m o d e       -   Mo d e  3 :  Sin ce   t h e  d io d es  o f   th e   I GB T   Sa  a n d   S2   h a v e   b ee n   co n d u cted   d u r in g   th e   p r ec ed in g   tim e  in ter v als,  th e  g ate  p u ls es  ar e  a p p lied   to   Sa  at  t h e  m o m en t  t2   wh en   th e  tim in g   s eq u en ce   b eg in s .   Du r in g   th is   p h ase  o f   f r ee wh ee lin g ,   th e   d io d e  o f   Sa  p r o v id es  th e   ch an n el  f o r   th e   r eso n a n t  cu r r en t  to   f o ll o w  as  s h o wn   in   F ig u r e  4 .   C u r r e n t  an d   v o ltag e   ex p r ess io n s   f o r   an   in d u ct o r   with   th e  s y m b o l  L 2   a n d   a  ca p ac ito r   with   th e   s y m b o l Cy   ar e  d e f in ed   as:     2 ( ) = 2 ( 3 ) + 0  ( − 4 )   ( 5 )     2 ( 3 ) = − 2 ( 3 )  ( )   ( 6 )     2 ( 4 ) = 0   ( 7 )     -   Mo d e  4 :   Fro m   tim e  p o in t  t 3   u n til  tim e  p o in t  t4 ,   th e   cu r r en t  t h at  f lo ws  th r o u g h   t h e  m ain   s witch   Sa  is   eq u al   to   th e  o u tp u t  cu r r en t,  w h i l e   t h e   c u r r e n t   t h at   f l o ws   t h r o u g h   t h e   a u x i l i a r y   s wi t c h   i s   z e r o   as   s h o w n   i n   F i g u r e   5 .  T h e  f o llo win g   is   th e  d ef in itio n   o f   th e  e x p r ess io n   f o r   th e  i n d u cto r   L 2   c u r r en t:     2 ( ) =  + 1 ( − 4 )   ( 8 )     2 ( ) = 2 ( 4 )   ( 9 )     -   Mo d e  5 :  Fro m   th e  t4   to   t5   p er io d ,   th er e  is   a  cu r r en t  f lo w  in   th e  o p p o s ite  d ir ec tio n   v ia  th e  au x iliar y   s witch   d io d e,   wh ile  th e  c u r r en t  is   f lo win g   n o r m ally   th r o u g h   t h e  m ain   s witch .   W h ile  in   th is   ac cu m u latin g   m o d e,   th e  in p u t in d u cto r   L in   is   allo wed   to   b u ild   u p   its   to tal  v alu e  as sh o wn   in   F ig u r e   5 .   -   Mo d e  6 :   B ec au s e  th er e   is   o u t p u t  cu r r en t   f lo w  b y   th e  e n er g i z ed   in p u t  in d u cto r   L in   d u r in g   th e  p er i o d   t 5 - t6 ,   all  o f   th e  s witch in g   d ev ices  ar e  s witch ed   o f f   at  t h is   tim e.   T h r o u g h o u t  th e  d u r atio n   o f   th is   p o wer in g   m o d e,   th e  o u tp u t p o wer   is   tr an s f e r r ed   v ia  Sb ' s   L - b o d y   d i o d e  as sh o wn   in   F ig u r e  6 .   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n t J Ap p l Po wer   E n g   I SS N:   2252 - 8 7 9 2       E va lu a tin g   a   n o ve l b id ir ec tio n a l so ft - s w itch in g   DC - DC   co n v erter   fo r   … ( P r a s a n n a ku ma r   I n a mp u d i )   829       Fig u r e  5 .   C u r r e n t f lo w  e q u iv al en t c ir cu it f o r   tim e  in ter v al  ( t3 - t4 )   an d   f o r   tim e  in ter v al  ( t4 - t 5 )   -   b o o s t m o d e           Fig u r e  6 .   C u r r e n t f lo w  e q u iv al en t c ir cu it f o r   tim e  i n ter v al  ( t5 - t6 )   -   b o o s t m o d e       3 . 2 .    B uck   m o de  o pera t io n    As  s ee n   in   Fig u r e   2 ,   th e  b u ck   m o d e   f u n ctio n in g   m ay   b e   b r o k en   d o wn   in to   s ix   d is tin ct  t o p o lo g ical   m o d es.  T h ese  m o d es  ar e  d et er m in ed   b y   th e  n o r m al  v o lta g e  an d   c u r r e n t  wav ef o r m s .   Fig u r e s   7 - 1 0   p r o v id e   v is u al  r ep r esen tatio n s   o f   th e   co r r esp o n d i n g   o p er atin g   m o d els.  W h en ev er   th is   m o d e  is   ac tiv e,   t h e  Sb   is   f u n ctio n in g   as  th e   p o wer   tr a n s f er   s witch ,   an d   th e  S1   h as  th e  ca p ab ilit y   o f   f u n ctio n in g   as  an   au x iliar y   s witch .   Ho wev er ,   in   o r d er   t o   p r ev en t  th e  m ain   I GB T   f r o m   b ein g   g ated ,   th e  a u x iliar y   s witch   ca n   o n ly   b e  u s ed   f o r   a   v er y   s h o r t   p e r io d   o f   tim e  b ef o r e  it  b ec o m es  in o p er ab le.   T h e  f o llo win g   is   a  d escr ip tio n   o f   ea c h   o f   th e   s ix   d is tin ct  to p o lo g ical  m o d es:   -   Mo d e  1 :   T h e   s u p p lem e n tar y   I GB T   S1   is   s witch ed   o n   at  tim e  t0   in   o r d er   to   e n s u r e   g en tle  tu r n - o n   f o r   th e   I GB T   Sb ,   wh ich   o cc u r s   later .   T h e  au x iliar y   in d u cto r   L 1   an d   th e  au x iliar y   in d u cto r   C 1   a r e  r eso n atin g   with   o n e  an o th er   as  s h o w n   in   F ig u r e  7 .   Du r in g   t h is   r eso n an t  p h ase,   th e  v o ltag e  o f   th e   s witch   g r ad u ally   g o es   f r o m   o n e  v al u e  to   th e  n ex t u n t il it r ea ch es z er o   at  tim e  t1 .   -   Mo d e  2 :   D u r in g   th is   f r ee wh e elin g   m o d e,   at  t h e  tim e  t1 ,   th e  d io d e   o f   Sb   b e g in s   co n d u ct in g   in   o r d e r   to   cr ea te  a  f r ee - wh ee lin g   ch a n n e l  in   o r d er   to   en ab le  r eso n an t  t an k   cu r r e n t,  wh ich   is   p r o v id e d   b y   L 1 ,   C 1   as  s h o wn   in   F ig u r e  8 .   T h e  lev el  o f   th e  o u t p u t c u r r en t is r ea ch e d   b y   th e  c u r r en t  v ia  th e  r eso n an t   in d u cto r ,   L 1 .   -   Mo d e  3 :   B eg in n in g   at  tim e  t2 ,   th e  d io d e  o f   s witch   S2   co n ti n u es  to   co n d u ct,   wh ile  g atin g   s ig n als  ar e  als o   b ein g   a p p lied   t o   s witch   S1   at   th e  s am e  tim e.   W h en   th is   ti m e  p er io d   t2   h as  p ass ed ,   t h e  d io d e  o f   Sa  will  h av e  b ee n   s witch ed   o f f ,   b u t  th e  o u tp u t  cu r r e n t  lev el  will  h av e  b ee n   m ain tain ed   b y   th e  in d u cto r   cu r r en t  as  s h o wn   in   F ig u r e  8 .   -   Mo d e  4 :   At  tim e  t 3 ,   th e  a u x i liar y   I GB T   S1   is   s h u t  o f f ,   w h ich   r esu lts   in   th e  c u r r e n t  f lo win g   th r o u g h   it  b ein g   ze r o .   T h e   p r im ar y   I GB T   Sb   b eg in s   co n d u ctin g ,   an d   an   o u tp u t  p o wer   f lo w  m ay   b e  s ee n   th r o u g h   th e   Sb - L in   co n n ec tio n   as  s h o wn   i n   F ig u r e   9 .   D u r in g   th is   m o d e  o f   p o wer in g ,   th e  c u r r e n t  f lo wi n g   th r o u g h   th e   in d u cto r   L 1   lin ea r ly   f alls   u n til  it  r ea ch es  ze r o ,   an d   th e  r eso n an t  ca p ac ito r   C 1   is   ch ar g ed   to   th e  lev el  o f   th e   in p u t v o ltag e  b ef o r e  b ei n g   d is ch ar g ed   at  t 4 .   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   2 2 5 2 - 8 7 9 2   I n t J Ap p l Po wer   E n g ,  Vo l.  1 3 ,   No .   4 ,  Dece m b er   20 2 4 :   8 2 5 - 834   830   -   Mo d e  5 :  Du r in g   th is   p o wer in g   m o d e,   th e  I GB T   Sb   is   co n d u ctin g   f r o m   t4   t o   t5 ,   an d   th e  d i o d e  o f   S1   o f f er s   a  f r ee wh ee lin g   c h an n el  f o r   th e   r eso n an t  tan k   cu r r e n t.  T h r o u g h o u t  th e  wh o le  o f   t h is   tim e,   th e  o u tp u t p o wer   is   tr an s f er r ed   to   t h e  r esis tan ce   R   b y   way   o f   th e  V 2 - Sb - L in   cir cu it.  At  tim e  t5 ,   b o th   th e  d io d e  o f   S1   a n d   t h e  I GB T   Sb   ar e  s witch ed   o f f   as s h o wn   in   F ig u r e  1 0 .   -   M o d e   6 :   F r o m   t 5 - t 6 ,   a ll   t h e   s w it c h e s   a r e   t u r n e d - o f f .   T h e r e f o r e ,   t h e r e   i s   n o   p o w e r   t o   b e   d el i v e r e d   t o   t h e   l o a d .           Fig u r e  7 .   C u r r e n t f lo w  e q u iv al en t c ir cu it f o r   tim e  i n ter v al  ( t0 - t1 )   -   b u ck   m o d e           Fig u r e  8 .   C u r r e n t f lo w  e q u iv al en t c ir cu it f o r   tim e  i n ter v al  ( t1 - t2 )   an d   f o r   tim e  i n ter v al  ( t2 - t 3 )   -   b u ck   m o d e           Fig u r e  9 .   C u r r e n t f lo w  e q u iv al en t c ir cu it f o r   tim e  i n ter v al  ( t3 - t4 )   -   b u ck   m o d e   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n t J Ap p l Po wer   E n g   I SS N:   2252 - 8 7 9 2       E va lu a tin g   a   n o ve l b id ir ec tio n a l so ft - s w itch in g   DC - DC   co n v erter   fo r   … ( P r a s a n n a ku ma r   I n a mp u d i )   831       Fig u r e  1 0 .   C u r r en t f l o w  eq u iv alen t c ir cu it f o r   tim e   i n ter v al  ( t4 - t5 )   -   b u ck   m o d e       4.   DE S I G N  ANA L YS I S    T h e  au x iliar y   r eso n an t  ele m en ts   Ly ,  C y  ar e  d ef in ed   as  a  f u n ctio n   o f   t h e  c u r r en t   s tr ess   o n   th e   au x iliar y   I GB T ,   g iv en   b y   Y1   wh ich   is   d ir ec tly   r elate d   to   c o n d u ctio n   lo s s es,  it  is   ch o s en   less   th an   th e  v alu e   1 . 2 4 4   in   th is   co n v er ter .     1 = [ 1 + ( 0  ) ]   ( 1 0 )     T h e  to tal  s o f t - co m m u tatio n   ( Z VT )   tim e  is   g iv en   b y    .      =  2 1 + √ 2 2 2   ( 1 1 )     B y   s o lv in g   th e  ( 9 )   an d   ( 1 0 )   f o r   Ly  an d   Cy ,   th e  f o llo win g   ex p r ess io n s   ca n   b e  f o u n d :     2 ≤ 0 0 ( 1 + ( 1 − 1 ) 2 )   ( 1 2 )     2 ≤ 2 ( 1 + 1 ) 2 1 2   ( 1 3 )     I n   T ab le   1 ,   th e  i n p u t   an d   o u t p u t  p a r am eter s   o f   th e   co n v er t er   ar e  p r esen ted   f o r   y o u r   p er u s al.   T h e   v alu e  o f   Y1   d eter m i n es  wh ich   n u m e r ical  s o lu tio n   to   u s e  f o r   th e  ( 1 1 )   a n d   ( 1 2 ) ,   r esp ec tiv ely .   T h e   v alu e   o f   Y1   is   d eter m in ed   to   b e  1 . 2 4 4 ,   a n d   th e  tim e  p er io d   s o f t - tr a n s itio n   ( Z VT )   is   s et  to   1 0 %;  th e  v alu es  o f   r eso n a n t  in d u cto r s   L 1 ,   L 2   ar e   o b tain ed   as  5   H   b ased   o n   ( 1 1 ) ,   an d   t h e  v alu es  o f   r eso n an t  ca p ac it o r s   C 1 ,   C 2   m a y   b e   ch o s en   to   b e   1 0   n F  b ased   o n   ( 1 2 ) .   T h e  ch ar ac te r is tic  im p ed an ce   ( Z )   o f   th is   r eso n an t  ta n k   was  ca lcu lated   to   b e   8 1 . 6 4   a f ter   tak in g   in t o   ac co u n t  th e  v alu es  o f   th e  r eso n an t  p ar ts .   B ec au s e  th e  ch ar ac ter is ti c  im p ed an ce   o f   th e   r eso n an t  tan k   h as  th e  p o ten tia l  to   in f lu en ce   th e  v o ltag e  an d   cu r r en t  s tr ain s   th at  ar e  p lace d   o n   th e  s witch es,  it s   v alu e  s h o u ld   b e  lo we r   th an   8 1 . 6 4   o h m s .   T h e  s o f t  tr a n s itio n   ( Z VT )   tim e  in ter v al  m ay   b e  d eter m i n ed   b y     u s in g   ( 1 0 ) ,   an d   it  is   ar o u n d   2 . 8   m icr o s ec o n d s   lo n g .   T h is   r ep r esen ts   ap p r o x im ately   1 0 %  o f   th e  to tal  s w itch in g   p er io d ,   w h ich   r ef e r s   to   wh en   t h e  s witch   is   tu r n ed   o n   an d   o f f .       T ab le  1 .   Par am eter s   co n s id er e d   f o r   t h e  p r o p o s ed   c o n v e r ter   P a r a me t e r   Ty p e   V a l u e   R e s o n a n t   C a p a c i t o r s      4   n F     R e s o n a n t   I n d u c t o r s      25   μH     I n p u t   i n d u c t o r       2 5 0   μH     I n p u t   v o l t a g e     B o o st   m o d e     1 0 0   V    I n p u t   v o l t a g e     B u c k   mo d e     2 0 0   V    O u t p u t   C a p a c i t o r       4 7 0   μF    S w i t c h i n g   f r e q u e n c y       50   k H z     D u t y   r a t i o       0 . 5 - 0 . 6       Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   2 2 5 2 - 8 7 9 2   I n t J Ap p l Po wer   E n g ,  Vo l.  1 3 ,   No .   4 ,  Dece m b er   20 2 4 :   8 2 5 - 834   832   5.   SI M UL A T I O N  R E S UL T S   T h e  s u g g ested   co n v e r ter   was  cr ea ted   b y   m ak in g   u s e   o f   MA T L AB   S im u lin k ,   a n d   it  was  ac co m p an ied   by   1 0 0   V  as  an   in p u t  wh ile  o p er atin g   in   b o o s t  m o d e  a n d   2 0 0   V   wh en   o p er a tin g   in   b u ck   m o d e .   T h is   co n v er ter   h as  b ee n   p u t  th r o u g h   its   p ac es  w ith   a  s witch i n g   f r eq u en cy   o f   5 0   k Hz  wh ile  p r o d u cin g   1 . 5   k W   o f   o u t p u t  p o wer .   T h e  v o lta g e  an d   cu r r en ts   o f   th e  Sa  ar e  s h o wn   in   Fig u r es  11 ( a)   a n d   11 ( b ) ,   r esp ec tiv ely ,   wh ile  th e  cu r r en ts   o f   S2   an d   L 2   ar e  d is p lay ed   in   Fig u r es  11 ( c)   an d   11 ( d ) ,   r esp ec tiv ely .   T h e  v o ltag e  o f   th e  ca p ac ito r   C 2   in   b o o s t  m o d e   is   d is p lay ed   in   Fig u r e   11 ( e ) .   T h e   v o ltag e   an d   c u r r en ts   o f   th e   Sb   ar e   s h o wn   in   Fig u r es  12 ( a)   an d   12 ( b ) ,   r esp ec tiv ely .   T h e  cu r r en ts   o f   t h e  S1   an d   L 1   ar e   s h o wn   in   Fig u r es  12 ( c)   an d   12 ( d ) ,   r esp ec tiv ely ,   an d   Fig u r e  12 ( e)   d is p lay s   th e   v o ltag e  o f   th e  ca p ac ito r   C 1   in   b u ck   m o d e.   T h e  f in d in g s   th at  wer e  o b tain ed   d em o n s tr ated   th at  t h e  p r e d icted   th eo r etica l a s s u m p tio n s   wer e  co r r ec t.       ( a)     ( b )     ( c)     ( d )     ( e)       Fig u r e  11 .   Simu lated   r esu lts   ( a)   v o ltag e   S2 ,   ( b )   c u r r en ts   o f   S2 ,   ( c)   c u r r e n t o f   S2 ,  ( d )   a u x iliar y   r eso n a n t  in d u cto r   c u r r e n t ( L2 ) ,   a n d   ( e)   a u x iliar y   r eso n a n t c ap ac ito r   ( C2 )   v o ltag e:  b o o s t m o d e       ( a)     ( b )     ( c)     ( d )     ( e)       Fig u r e  12 .   Simu lated   r esu lts   ( a)   v o ltag e  o f   Sb ,   ( b )   c u r r en t  o f   Sb ,   ( c )   c u r r en t o f   th e  S1 ,  ( d )   a u x iliar y   r eso n a n t  in d u cto r   c u r r e n t  ( L1 ) ,   a n d   ( e)   au x iliar y   r eso n a n t c ap ac ito r   ( C1 )   v o ltag e:  b u ck   m o d e       T o   an aly ze   th e   co n v er ter ' s   ef f i cien cy ,   we   ap p ly   th e   g en e r al  f u n ctio n   o f   th e  o u tp u t  p o wer   to   th e  in p u t   p o wer .   I n   b o o s t  m o d e  at  7 0   V  an d   9 7 %  in   b u c k   m o d e  at  3 0 0   V  in p u t  v o ltag e,   th is   co n v er ter   ac h iev e d   an   ef f icien cy   o f   9 6 . 5 %  wh ile  o p e r atin g   at   4 0 0   W   o u tp u t   p o wer .   T h is   co n v er ter   wo r k ed   well  w ith   a  h ig h   g ain   an d   500   W   o f   o u tp u t p o wer .   Fig u r es 1 3   an d   1 4   s h o w  th e  s im u lated   an d   ex p er im e n tal  r esu lts   f o r   th e  ef f icien cies o f   th e  b o o s t  an d   b u ck   m o d es  u n d er   8 0 0   W   o u tp u t  p o wer   lev els.   B o th   th e  b o o s t  an d   b u c k   m o d es  o f   th e  co n v er ter   d esig n s   h av e  s im u latio n   e f f icien cies o f   9 7 . 6 % a n d   9 8 . 5 %,  r e s p ec tiv ely .   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n t J Ap p l Po wer   E n g   I SS N:   2252 - 8 7 9 2       E va lu a tin g   a   n o ve l b id ir ec tio n a l so ft - s w itch in g   DC - DC   co n v erter   fo r   … ( P r a s a n n a ku ma r   I n a mp u d i )   833         Fig u r e   13 .  B o o s t m o d e  ef f icien cy   cu r v es: m ea s u r ed   an d   s im u lated     Fig u r e   14 .  B u ck   m o d e  ef f icien cy   cu r v es: m ea s u r e d   an d   s im u lated       6.   CO NCLU SI O N   A  n ew  Z VT   n o n - is o lated   b id ir ec tio n al  DC - DC   co n v er ter   is   p r esen ted ,   its   wo r k in g   p r in cip les  ar e  d escr ib ed ,   an d   ex p er im en tal  f i n d in g s   ar e  also   s h o w n   in   th is   s tu d y .   To   ac c o m p lis h   th e  ze r o - v o ltag e  tr a n s itio n   to   th e   m ain   s witch ,   th e   co n v en tio n al   co n v er ter   was  im p r o v e d   b y   i n clu d i n g   a u x iliar y   p ar ts .     R ed u cin g   tu r n - o f f   s witch in g   l o s s es  allo wed   th e  I GB T s   to   a ch iev e  s o f t - c o m m u tatio n   ze r o   cu r r e n t   s witch in g   ( Z C S ) .   At  3 0 0   W   o u tp u t  p o w er ,   th e  s u g g ested   to p o lo g y   wa s   9 5 . 6 %   ef f icie n t  in   f o r war d   p o wer   tr an s f e r   an d   9 6 . 7 %   ef f icien t  i n   r ev e r s e  p o wer   tr an s f er ,   r esp ec tiv ely ,   as  v er if ied   b y   th e  ef f icien cy   s tu d y .   Ap p lica b ilit y   to   g r ea ter - p o wer   elec tr ic  ca r s   was  co n f ir m ed   o n ce   th e  s u g g e s ted   co n v er ter ' s   s o f t - s witch in g   ca p ab ilit ies  wer e   co n f ir m e d .   T h e  g i v en   c o n v e r ter   is   well - s u ited   f o r   u s ag e  in   DC   tr ac tio n   v eh icles  a n d   h y b r i d   elec tr i c   au to m o b iles '   b atter y   s to r ag e   a p p licatio n s   b ec a u s e  to   its   im p r o v ed   ef f icien c y ,   r ed u ce d   s witch in g   p o wer   lo s s es,  an d   r ed u ce d   tu r n - o n   s tr ess es.       RE F E R E NC E S   [ 1 ]   W .   H u a n g   a n d   G .   M o s c h o p o u l o s ,   “ A   n e w   f a mi l y   o f   z e r o - v o l t a g e - t r a n si t i o n   P W M   c o n v e r t e r s  w i t h   d u a l   a c t i v e   a u x i l i a r y   c i r c u i t s , ”   I EEE  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 .   2 1 ,   n o .   2 ,   p p .   3 7 0 – 3 7 9 ,   M a r .   2 0 0 6 ,   d o i :   1 0 . 1 1 0 9 / TP EL. 2 0 0 5 . 8 6 9 7 4 9 .   [ 2 ]   S .   D u sm e z ,   A .   K h a l i g h ,   a n d   A .   H a s a n z a d e h ,   “ A   z e r o - v o l t a g e - t r a n si t i o n   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 E EE  T ra n s a c t i o n s  o n   I n d u st r i a l   El e c t r o n i c s ,   v o l .   6 2 ,   n o .   5 ,   p p .   3 1 5 2 – 3 1 6 2 ,   M a y   2 0 1 5 ,   d o i :   1 0 . 1 1 0 9 / TI E. 2 0 1 5 . 2 4 0 4 8 2 5 .   [ 3 ]   M .   L .   M a r t i n s,  H .   P i n h e i r o ,   J.   R .   P i n h e i r o ,   H .   A .   G r ü n d l i n g ,   a n d   H .   L.   H e y ,   “ F a m i l y   o f   i m p r o v e d   ZV T   P W M   c o n v e r t e r s  u si n g   a   sel f - c o mm u t a t e d   a u x i l i a r y   n e t w o r k , ”   I EE  Pro c e e d i n g s:   El e c t r i c   P o w e r  A p p l i c a t i o n s ,   v o l .   1 5 0 ,   n o .   6 ,   p p .   6 8 0 – 6 8 8 ,   2 0 0 3 ,   d o i :   1 0 . 1 0 4 9 / i p - e p a : 2 0 0 3 0 9 0 7 .   [ 4 ]   M .   R .   M o h a mm a d i   a n d   H .   F a r z a n e h f a r d ,   “ N e w   f a m i l y   o f   z e r o - v o l t a g e - t r a n s i t i o n   P W M   b i d i r e c t i o n a l   c o n v e r t e r s  w i t h   c o u p l e d   i n d u c t o r s , ”   I EE E  T r a n s a c t i o n s  o n   I n d u st r i a l   E l e c t r o n i c s ,   v o l .   5 9 ,   n o .   2 ,   p p .   9 1 2 – 9 1 9 ,   F e b .   2 0 1 2 ,   d o i :   1 0 . 1 1 0 9 / TI E. 2 0 1 1 . 2 1 4 8 6 8 1 .   [ 5 ]   V .   V .   S .   K .   B h a j a n a   a n d   P .   D r a b e k ,   “ A   n e w   n o n - i so l a t e d   ZC S   b i d i r e c t i o n a l   B u c k – b o o s t   DC – D C   c o n v e r t e r   f o r   e n e r g y   st o r a g e   a p p l i c a t i o n s  i n   e l e c t r i c   v e h i c l e s , ”   Ar a b i a n   J o u r n a l   f o r  S c i e n c e   a n d   E n g i n e e ri n g ,   v o l .   4 0 ,   n o .   1 2 ,   p p .   3 5 9 5 – 3 6 0 5 ,   D e c .   2 0 1 5 ,   d o i :   1 0 . 1 0 0 7 / s 1 3 3 6 9 - 0 1 5 - 1 8 4 0 - 5.   [ 6 ]   H. - L.   D o ,   “ ZV S   f u l l – b r i d g e   b a s e d   DC – D C   c o n v e r t e r   w i t h   l i n e a r   v o l t a g e   g a i n   a c c o r d i n g   t o   d u t y   c y c l e , ”   J o u rn a l   o f   El e c t ri c a l   En g i n e e ri n g ,   v o l .   6 4 ,   n o .   5 ,   p p .   3 3 1 – 3 3 3 ,   S e p .   2 0 1 3 ,   d o i :   1 0 . 2 4 7 8 / j e e - 2 0 1 3 - 0 0 4 9 .   [ 7 ]   J .   L .   R u s s i ,   M .   L .   M a r t i n s ,   a n d   H .   L .   H e y ,   “ Z V T   D C - D C   P W M   c o n v e r t e r s   w i t h   m a g n e t i c a l l y - c o u p l e d   a u x i l i a r y   v o l t a g e   s o u r c e :   A   u n i f y i n g   a n a l y s i s , ”   I E E   P r o c e e d i n g s :   E l e c t r i c   P o w e r   A p p l i c a t i o n s ,   v o l .   1 5 3 ,   n o .   4 ,   p p .   4 9 3 – 5 0 2 ,   2 0 0 6 ,   d o i :   1 0 . 1 0 4 9 / i p - e p a : 2 0 0 5 0 2 0 3 .   [ 8 ]   T .   M i s h i m a ,   S .   M a s u d a ,   a n d   M .   N a k a o k a ,   “ I n d u c t o r ‐ l i n k   o p e n   H ‐ b r i d g e   t o p o l o g y ‐ b a s e d   Z C S ‐ P W M   b i d i r e c t i o n a l   DC – D C   c o n v e r t e r   w i t h   e d g e ‐ r e s o n a n t   s w i t c h i n g   c e l l s , ”   E l e c t r o n i c s   L e t t e r s ,   v o l .   5 1 ,   n o .   1 5 ,   p p .   1 1 9 1 – 1 1 9 3 ,   J u l .   2 0 1 5 ,   d o i :   1 0 . 1 0 4 9 / e l . 2 0 1 5 . 1 1 7 4 .   [ 9 ]   R .   T h u mm a ,   V .   V .   S .   K .   B h a j a n a ,   P .   D r a b e k ,   a n d   M .   Jara ,   “ A   n e w   h i g h - v o l t a g e   g a i n   n o n - i so l a t e d   z e r o - c u r r e n t - sw i t c h i n g   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 , ”   Ar a b i a n   J o u r n a l   f o r  S c i e n c e   a n d   En g i n e e ri n g ,   v o l .   4 3 ,   n o .   6 ,   p p .   2 7 1 3 – 2 7 2 3 ,   Ju n .   2 0 1 8 ,   d o i :   1 0 . 1 0 0 7 / s 1 3 3 6 9 - 0 1 7 - 2 7 0 2 - 0.   [ 1 0 ]   A .   El a ma t h y ,   G .   V i j a y a g o w r i ,   a n d   V .   N i v e t h a ,   “ B i d i r e c t i o n a l   b a t t e r y   c h a r g e r   f o r   P V   u si n g   i n t e r l e a v e d   f o u r p o r t   D C - D C   c o n v e r t e r , ”   T ELKO MN I K A  I n d o n e s i a n   J o u rn a l   o f   El e c t ri c a l   En g i n e e ri n g ,   v o l .   1 4 ,   n o .   3 ,   p p .   4 2 8 – 4 3 3 ,   Ju n .   2 0 1 5 ,   d o i :   1 0 . 1 1 5 9 1 / t e l k o m n i k a . v 1 4 i 3 . 7 8 9 4 .   [ 1 1 ]   A .   K a v i a n i - A r a n i   a n d   A .   G h e i r a t m a n d ,   “ S o f t   sw i t c h i n g   b o o s t   c o n v e r t e r   so l u t i o n   f o r   i n c r e a s e   t h e   e f f i c i e n c y   o f   so l a r   e n e r g y   sy st e ms, ”   T ELKO MN I K A  I n d o n e si a n   J o u rn a l   o f   El e c t ri c a l   E n g i n e e r i n g ,   v o l .   1 3 ,   n o .   3 ,   p p .   4 4 9 – 4 5 7 ,   M a r .   2 0 1 5 ,   d o i :   1 0 . 1 1 5 9 1 / t e l k o m n i k a . v 1 3 i 3 . 7 1 2 7 .   [ 1 2 ]   T.   M .   A i sw a r y a   a n d   M .   P r a b h a k a r ,   “ A n   e f f i c i e n t   h i g h   g a i n   DC - D C   c o n v e r t e r   f o r   a u t o m o t i v e   a p p l i c a t i o n s,”   I n t e r n a t i o n a l   J o u r n a l   o f   Po w e r   El e c t ro n i c s  a n d   D ri v e   S y s t e m s (I J PED S ) ,   v o l .   6 ,   n o .   2 ,   p p .   2 4 2 – 2 5 2 ,   J u n .   2 0 1 5 ,   d o i :   1 0 . 1 1 5 9 1 / i j p e d s . v 6 . i 2 . p p 2 4 2 - 2 5 2 .   [ 1 3 ]   R .   G .   K u mar i ,   A .   Ez h i l a r a s i ,   a n d   N .   P a su l a ,   “ C o n t r o l   s t r a t e g y   f o r   mo d i f i e d   C I - b a se d   B i - d i r e c t i o n a l   Γ - Z   so u r c e   D C - D C   c o n v e r t e r   f o r   b u c k - b o o st   o p e r a t i o n ,”   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   El e c t ro n i c s  a n d   D r i v e   S y st e m s  ( I J PED S ) ,  v o l .   1 3 ,   n o .   3 ,   p p .   1 5 1 0 – 1 5 1 8 ,   2 0 2 2 ,   d o i :   1 0 . 1 1 5 9 1 / i j p e d s . v 1 3 . i 3 . p p 1 5 1 0 - 1 5 1 8 .   [ 1 4 ]   O .   C .   O n a r ,   J.   K o b a y a sh i ,   D .   C .   Er b ,   a n d   A .   K h a l i g h ,   “ A   b i d i r e c t i o n a l   h i g h - p o w e r - q u a l i t y   g r i d   i n t e r f a c e   w i t h   a   n o v e l   b i d i r e c t i o n a l   n o n i n v e r t e d   b u c k – b o o st   c o n v e r t e r   f o r   P H EV s,”   I EEE  T r a n s a c t i o n s  o n   V e h i c u l a r  T e c h n o l o g y ,   v o l .   6 1 ,   n o .   5 ,   p p .   2 0 1 8 – 2 0 3 2 ,   J u n .   2 0 1 2 ,   d o i :   1 0 . 1 1 0 9 / TV T. 2 0 1 2 . 2 1 9 2 4 5 9 .   [ 1 5 ]   M .   B .   C a m a r a ,   H .   G u a l o u s ,   F .   G u st i n ,   A .   B e r t h o n ,   a n d   B .   D a k y o ,   “ D C / D C   c o n v e r t e r   d e si g n   f o r   s u p e r c a p a c i t o r   a n d   b a t t e r y   p o w e r   man a g e me n t   i n   h y b r i d   v e h i c l e   a p p l i c a t i o n s — p o l y n o mi a l   c o n t r o l   st r a t e g y , ”   I EEE  T ra n s a c t i o n s  o n   I n d u st r i a l   E l e c t r o n i c s ,   v o l .   5 7 ,   n o .   2 ,   p p .   5 8 7 – 5 9 7 ,   F e b .   2 0 1 0 ,   d o i :   1 0 . 1 1 0 9 / TI E. 2 0 0 9 . 2 0 2 5 2 8 3 .   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   2 2 5 2 - 8 7 9 2   I n t J Ap p l Po wer   E n g ,  Vo l.  1 3 ,   No .   4 ,  Dece m b er   20 2 4 :   8 2 5 - 834   834   [ 1 6 ]   Z.   Zh a n g   a n d   K . - T.   C h a u ,   “ P u l se - w i d t h - m o d u l a t i o n - b a s e d   e l e c t r o ma g n e t i c   i n t e r f e r e n c e   mi t i g a t i o n   o f   b i d i r e c t i o n a l   g r i d - c o n n e c t e d   c o n v e r t e r s   f o r   e l e c t r i c   v e h i c l e s , ”   I EEE  T r a n s a c t i o n s   o n   S m a r t   G r i d ,   v o l .   8 ,   n o .   6 ,   p p .   2 8 0 3 – 2 8 1 2 ,   N o v .   2 0 1 7 ,   d o i :   1 0 . 1 1 0 9 / TSG . 2 0 1 6 . 2 5 4 1 1 6 3 .   [ 1 7 ]   A .   E l ser o u g i ,   I .   A b d e l s a l a m,   a n d   A .   M a ss o u d ,   “ A   h y b r i d   h a l f - b r i d g e   su b m o d u l e - b a se d   D C – D C   m o d u l a r   m u l t i l e v e l   c o n v e r t e r   w i t h   a   s i n g l e   b i d i r e c t i o n a l   h i g h - v o l t a g e   v a l v e ,”   I ET  G e n e r a t i o n ,   T r a n sm i ssi o n   a n d   D i st r i b u t i o n ,  v o l .   17 ,   n o .   1 8 ,   p p .   4 1 4 6 – 4 1 6 0 ,   2 0 2 3 ,   d o i :  1 0 . 1 0 4 9 / g t d 2 . 1 2 9 7 4 .   [ 1 8 ]   T.   B h a t t a c h a r y a ,   V .   S .   G i r i ,   K .   M a t h e w ,   a n d   L.   U ma n a n d ,   “ M u l t i p h a se   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   t o p o l o g y   f o r   h y b r i d   e l e c t r i c   v e h i c l e s,”   I EEE   T ra n s a c t i o n s   o n   I n d u st ri a l   El e c t ro n i c s ,   v o l .   5 6 ,   n o .   1 ,   p p .   7 8 – 8 4 ,   J a n .   2 0 0 9 ,   d o i :   1 0 . 1 1 0 9 / TI E . 2 0 0 8 . 2 0 0 4 6 6 1 .   [ 1 9 ]   T.   V .   M u n i ,   S .   V .   N .   L .   La l i t h a ,   B.   R .  R e d d y ,   T.   S .   P r a s a d ,   a n d   K .   S .   M a h e sh ,   “ P o w e r   ma n a g e me n t   s y st e m  i n   P V   sy st e ms  w i t h   d u a l   b a t t e r y ,”   I n t e r n a t i o n a l   J o u rn a l   o f   A p p l i e d   E n g i n e e r i n g   Re s e a r c h ,  v o l .   12 ,   n o .   1 ,  p p .   5 2 3 – 5 2 9 ,   2 0 1 7 .   [ 2 0 ]   K .   B a i g ,   K .   P .   R a j ,   G .   G .   R .   S e k h a r ,   T.   V .   M u n i ,   a n d   M .   K .   K u mar,   “ P o w e r   q u a l i t y   e n c h a n c e me n t   w i t h   a c t i v e   p o w e r   c o n t r o l , ”   J o u rn a l   o f   C ri t i c a l   Re v i e w s ,   v o l .   7 ,   n o .   9 ,   p p .   7 3 9 – 7 4 1 ,   J u n .   2 0 2 0 ,   d o i :   1 0 . 3 1 8 3 8 / j c r . 0 7 . 0 9 . 1 4 3 .   [ 2 1 ]   Z .   A m j a d i   a n d   S .   S .   W i l l i a m s o n ,   “ A   n o v e l   c o n t r o l   t e c h n i q u e   f o r   a   s w i t c h e d - c a p a c i t o r - c o n v e r t e r - b a s e d   h y b r i d   e l e c t r i c   v e h i c l e   e n e r g y   s t o r a g e   s y s t e m , ”   I E E E   T r a n s a c t i o n s   o n   I n d u s t r i a l   E l e c t r o n i c s ,   v o l .   5 7 ,   n o .   3 ,   p p .   9 2 6 – 9 3 4 ,   M a r .   2 0 1 0 ,   d o i :   1 0 . 1 1 0 9 / T I E . 2 0 0 9 . 2 0 3 2 1 9 6 .   [ 2 2 ]   S .   A l a t a i   e t   a l .,   “ A   r e v i e w   o n   s t a t e - of - t h e - a r t   p o w e r   c o n v e r t e r s:   B i d i r e c t i o n a l ,   r e s o n a n t ,   m u l t i l e v e l   c o n v e r t e r s   a n d   t h e i r   d e r i v a t i v e s ,”   A p p l i e d   S c i e n c e s ,   v o l .   1 1 ,   n o .   2 1 ,   p .   1 0 1 7 2 ,   2 0 2 1 ,   d o i :   1 0 . 3 3 9 0 / a p p 1 1 2 1 1 0 1 7 2 .   [ 2 3 ]   F .   Z .   P e n g ,   F .   Z h a n g ,   a n d   Z.   Q i a n ,   “ A   ma g n e t i c - l e ss   D C - D C   c o n v e r t e r   f o r   d u a l   v o l t a g e   a u t o mo t i v e   s y st e ms, ”   i n   C o n f e re n c e   Re c o rd   o f   t h e   2 0 0 2   I EEE  I n d u st r y   A p p l i c a t i o n s  C o n f e r e n c e .   3 7 t h   I A S   A n n u a l   Me e t i n g   ( C a t .   N o . 0 2 C H 3 7 3 4 4 ) ,   2 0 0 2 ,   v o l .   2 ,   p p .   1 3 0 3 – 1 3 1 0 ,   d o i :   1 0 . 1 1 0 9 / I A S . 2 0 0 2 . 1 0 4 2 7 2 6 .   [ 2 4 ]   A .   N a s i r i ,   Z .   N i e ,   S .   B .   B e k i a r o v ,   a n d   A .   E m a d i ,   “ A n   on - l i n e   U P S   s y s t e m   w i t h   p o w e r   f a c t o r   c o r r e c t i o n   a n d   e l e c t r i c   i s o l a t i o n   u s i n g   B I F R E D   c o n v e r t e r ,”  I E E E   T r a n s a c t i o n s   o n   I n d u s t r i a l   E l e c t r o n i c s ,   v o l .   5 5 ,   n o .   2 ,   p p .   7 2 2 – 7 3 0 ,   2 0 0 8 ,   d o i :   1 0 . 1 1 0 9 / T I E . 2 0 0 7 . 9 1 1 1 9 9 .   [ 2 5 ]   R .   R .   d e   M e l o ,   F .   L.   T o f o l i ,   S .   D a h e r ,   a n d   F .   L .   M .   A n t u n e s,   “ I n t e r l e a v e d   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   e l e c t r i c   v e h i c l e   a p p l i c a t i o n s   b a se d   o n   mu l t i p l e   e n e r g y   s t o r a g e   d e v i c e s ,”   E l e c t r i c a l   En g i n e e ri n g ,  v o l .   1 0 2 ,   p p .   2 0 1 1 – 2 0 2 3 ,   2 0 2 3 ,   d o i :   1 0 . 1 0 0 7 / s 0 0 2 0 2 - 0 2 0 - 0 1 0 0 9 - 3 .   [ 2 6 ]   T.   V .   M u n i   a n d   S .   V .   N .   L .   L a l i t h a ,   “ I mp l e me n t a t i o n   o f   c o n t r o l   s t r a t e g i e s   f o r   o p t i mu m   u t i l i z a t i o n   o f   s o l a r   p h o t o v o l t a i c   sy s t e ms   w i t h   e n e r g y   s t o r a g e   s y st e ms, ”   I n t e r n a t i o n a l   J o u r n a l   o f   R e n e w a b l e   E n e rg y   R e se a rc h ,   v o l .   1 0 ,   n o .   2 ,   p p .   7 1 6 – 7 2 6 ,   2 0 2 0 ,   d o i :   1 0 . 2 0 5 0 8 / i j r e r . v 1 0 i 2 . 1 0 5 6 5 . g 7 9 4 3 .       B I O G RAP H I E S O F   AUTH O RS        Pra sa n n a k u m a r   Ina m p u d i           h a s  1 0   y e a rs  o f  e x p e rien c e   i n   tea c h in g .   Cu rre n tl y ,   h e   is  wo rk in g   a s  a n   As sista n t  p ro f e ss o r  at   NRI  In stit u te  o f  T e c h n o lo g y ,   V ij a y a wa d a .   He   d id   M . T e c h .   d e g re e   fro m   GIT AM  Un iv e rsity ,   V isa k h a p a tn a m ,   An d h ra   P ra d e sh   a n d   B . T e c h .   d e g re e   fro m   S IS T AM ,   S r ik a k u lam ,   An d h ra   P ra d e sh .   P re se n t ly   h e   is  p u rsu in g   h is  p a rt - ti m e   P h . D.   d e g re e   a t  V e l   T e c h   Ra n g a ra jan   Dr .   S a g u n th a la  R& D  In stit u te  o f  S c ien c e   a n d   T e c h n o lo g y ,  Ch e n n a i.   His  re se a rc h   a re a s  in c lu d e   p o we r  sy ste m s  a n d   e lec tri c   v e h icle s.   He   c a n   b e   c o n tac ted   a t  e m a il :  ip ra sa n n a k u m a r. p h d @g m a il . c o m .         P.   Ch a n d r a se k a r           re c e iv e d   a   Ba c h e lo r   o f   Tec h n o lo g y   i n   E lec tri c a l  a n d   El e c tro n ics   E n g i n e e rin g   fro m   P o n d ich e rry   En g i n e e rin g   Co ll e g e ,   P o n d ich e rry ,   i n   1 9 9 7 ,     a   M a ste r  o f  En g i n e e rin g   i n   P o we r  S y ste m s  En g in e e rin g   fro m   th e   Co ll e g e   o f  En g in e e rin g ,   G u in d y ,   An n a   Un iv e rsit y ,   Ch e n n a i,   in   2 0 0 2   a n d   a   P h . D.  d e g re e   in   El e c tri c a l  En g in e e rin g   fro m   An n a   Un i v e rsity ,   Ch e n n a i,   i n   2 0 1 3 .   He   h a s  a   to tal  tea c h i n g   e x p e r ien c e   o f  a b o u t  2 2   y e a rs.  He   h a s  p u b li sh e d   3 5   re se a rc h   p a p e rs  in   v a ri o u s  j o u r n a ls  a n d   c o n fe r e n c e s  a t  th e   Na ti o n a l  a n d   In tern a ti o n a l  lev e ls.  H - i n d e x   o f   4 .   F i v e   P h . D .   stu d e n ts  a re   a wa rd e d   d e g re e s  u n d e r  h is   su p e rv isi o n .   He   c a n   b e   c o n tac ted   a t  e m a il :  c h a n d ra se k a r1 @v e lt e c h . e d u . i n .         Dr .   T .   Vija y   Mu n i           is  a n   As s istan t  P r o fe ss o r  a n d   re se a rc h e r  with   m o re   t h a n   1 3   y e a rs  o f  e x p e rien c e   in   t h e   De p a rtme n t  o f  El e c tri c a l  a n d   El e c tr o n ics   En g i n e e rin g ,   a t  K  L   De e m e d   to   b e   Un iv e rsity .   He   re c e iv e d   h is  B. Tec h .   d e g re e   in   El e c tri c a l  a n d   El e c tro n ics   En g i n e e rin g   fr o m   JN TU  Hy d e ra b a d ,   M . Tec h .   d e g re e   in   P o we r  S y ste m   a n d   In d u strial  Driv e s   fro m   JN TUK,  Ka k in a d a ,   a n d   a  d o c to ra l   d e g re e   fro m   K  L   De e m e d   t o   b e   U n iv e rsit y .   He   h a s   a u th o re d   5   te x tb o o k s   o n   e lec tri c a l  d isc ip li n e .   He   h a s  p u b li sh e d   o v e r  5 2   S c o p u s - i n d e x e d   a rti c les ,   1 2   W e b   o f  S c ien c e - in d e x e d   a rti c les ,   a n d   o v e r  1 5   a rti c les   in   p e e r - re v iew e d   jo u r n a ls,   a n d   a lso   p u b li s h e d   6   p a ten ts  wit h   two   g ra n ts.  His  a re a s  o f  re se a rc h   in c l u d e   p o we r  e lec tro n ic   c o n v e rters ,   e n e rg y   m a n a g e m e n t   sy ste m s ,   c o n tr o l   o f   e lec tri c   p o we r  g ri d s,  re n e wa b le   e n e rg y   sy ste m s ,   a n d   m icro g rid s .   He   is  a n   a c ti v e   S e n io r  m e m b e r  o f  IEE E.   He   c a n   b e   c o n tac ted   a t   e m a il :  v ij a y m u n i1 9 8 6 @g m a il . c o m .     Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.