I nte rna t io na l J o urna l o f   E lect rica l a nd   Co m pu t er   E ng ineering   ( I J E CE )   Vo l.   1 6 ,   No .   2 A p r il   20 2 6 ,   p p .   687 ~ 698   I SS N:  2088 - 8 7 0 8 ,   DOI : 1 0 . 1 1 5 9 1 /ijece. v 1 6 i 2 . pp 6 8 7 - 6 9 8           687       J o ur na l ho m ep a g e h ttp : //ij ec e. ia esco r e. co m   Desig n and   sim ul a tion o a n elec tri c vehicle  cha rg er  with  integra ted  i nterl e a v ed boo st conv erte a nd  pha se - shif ted    full - bri dg e conv e rter  usi ng   M ATL AB /S imulink       Ahm a d Sa ud i Sa m o s ir 1 ,   T o le  Su t ik no 2 ,   Alf in F it ro hu l H ud a 1 ,   L uthf iy y a t un   M a rdiy a h 1   1 D e p a r t me n t   o f   El e c t r i c a l   En g i n e e r i n g ,   U n i v e r si t a La m p u n g ,   B a n d a r   La m p u n g ,   I n d o n e si a   2 D e p a r t me n t   o f   El e c t r i c a l   En g i n e e r i n g ,   F a c u l t y   o f   I n d u st r i a l   Te c h n o l o g y ,   U n i v e r s i t a s   A h m a d   D a h l a n ,   Y o g y a k a r t a ,   I n d o n e si a       Art icle  I nfo     AB S T RAC T   A r ticle  his to r y:   R ec eiv ed   Feb   2 5 ,   2 0 2 5   R ev is ed   Dec   8 ,   2 0 2 5   Acc ep ted   J an   1 5 ,   2 0 2 6       Th is  p a p e p re se n ts  th e   d e si g n   a n d   sim u lati o n   o a   h i g h - e fficie n c y   e lec tri c   v e h icle   (EV)   c h a rg e r   t h a i n teg ra tes   a   two - p h a se   in terle a v e d   b o o st     c o n v e rter   (IBC)   wit h   a   p h a se - sh ift e d   fu l l - b ri d g e   (P S F B)  c o n v e rter  u si n g   M ATLAB / S imu li n k .   In   c o n tr a st   t o   e x i st i n g   st u d ies   t h a t   trea t   th e se   c o n v e r te sta g e s   i n d e p e n d e n t l y ,   t h is   wo r k   i n tr o d u c e s   a   u n if ie d   AC DC DC   a r c h it e c t u r e   th a t   s im u l ta n e o u s ly   m i n im ize s   i n p u t   c u rre n ri p p le,   im p r o v e DC - b u s   sta b i l it y ,   a n d   e n a b les   s o ft - sw it c h i n g   o p e ra t i o n   f o r   re d u c e d   s wi tc h i n g   lo ss e s .   Th e   v a l u e o th e   i n d u c to rs  a n d   c a p a c it o rs  a re   d e riv e d   a n a l y ti c a ll y   b a se d   o n   rip p le  c o n stra in ts  a n d   sw it c h i n g   fre q u e n c y   c o n si d e ra ti o n s,  a n d   e x a m p le  c a lcu latio n a re   e x p li c it l y   p r o v i d e d .   S imu lati o n   re su lt d e m o n stra t e   th a th e   p ro p o se d   c h a rg e m a in tai n a   sta b le  6 0 0 - DC  b u wit h   les th a n   2 %   v o lt a g e   rip p le,  d e li v e rs  a   c o n t ro ll e d   c h a rg i n g   c u rre n o 1 0 0   with   3   A   rip p le,   a n d   a c h iev e a n   o v e ra ll   e fficie n c y   o 9 5 % .   Th e se   fin d i n g in d ica te  th a t h e   in teg ra ted   i n terle a v e d P S F t o p o lo g y   p r o v i d e su p e rio c o n v e r sio n   e fficie n c y   a n d   p o we q u a li ty ,   m a k in g   it   a   stro n g   c a n d id a te  f o f u tu re   EV   fa st - c h a rg in g   in fra stru c t u re .   K ey w o r d s :   E lectr ic  v eh icle  ch ar g er   I n ter leav ed   b o o s t c o n v er ter   Ph ase - s h if ted   co n v er te r   MA T L AB /S im u lin k   Po wer   elec tr o n ics   T h is i 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 :   Ah m ad   Sau d i Sam o s ir   Dep ar tm en t o f   E lectr ical  E n g i n ee r in g ,   Facu lty   o f   T ec h n o l o g y ,   Un iv er s itas   L am p u n g   No .   1 ,   Su m a n tr i Bro jo n e g o r o   St.,   B an d ar   L am p u n g ,   L am p u n g   3 5 1 4 5 ,   I n d o n esia   E m ail: sau d i.a h m ad @ g m ail. c o m       1.   I NT RO D UCT I O N   T h r ap i d   g r o wth   o f   elec tr ic  v eh icle   ( E V)   tec h n o lo g y   h as  b e co m m ajo r   d r iv in g   f o r ce   in   th g lo b al   tr an s itio n   to war d   s u s tain ab le  en er g y   s o lu tio n s   [ 1 ] ,   [ 2 ] .   E Vs  o f f er   p r o m is in g   p at h way   to   r ed u ce   ca r b o n   em is s io n s   an d   d ep en d e n ce   o n   f o s s il  f u els,  p o s itio n in g   th em   as  cr itical  co m p o n e n o f   clim ate  ch an g e   m itig atio n   ef f o r ts   [ 3 ] ,   [ 4 ] .   Ho wev er ,   t o   s u p p o r la r g e - s ca le  E ad o p tio n ,   th d ev elo p m en o f   ef f icien t,   r eliab le,   an d   h ig h - q u ality   ch ar g in g   i n f r astru ctu r is   ess en tial  [ 5 ] ,   [ 6 ] .   Acc o r d in g ly ,   th e   d e m an d   f o r   ad v an ce d   ch ar g in g   s y s tem s   h as in ten s if ied ,   ac ce ler atin g   t h n ee d   f o r   e n er g y - ef f icien t a n d   r o b u s t E ch ar g er s   [ 7 ] ,   [ 8 ] .   T h d esig n   o f   E c h ar g in g   s y s tem s   p r esen ts   s ev er al  tech n ical  ch allen g es,  in clu d i n g   ac h ie v in g   h i g h   co n v er s io n   ef f icien cy ,   en s u r in g   lo h ar m o n ic  d is to r tio n ,   a n d   m ain tain in g   cu r r en t q u ality   t o   m itig ate  g r id - s id d is tu r b an ce s   [ 9 ] ,   [ 1 0 ] .   Fu r th e r m o r e,   th ese  ch ar g er s   m u s t o ler ate  in p u v o ltag e   f lu ctu ati o n s ,   d y n am ic  lo a d   co n d itio n s ,   an d   s im u ltan eo u s ly   co m p ly   with   in ter n atio n al  s af ety   an d   r eg u lato r y   s tan d ar d s   [ 1 1 ] [ 1 3 ] .   As  th g lo b al  p o p u latio n   o f   E Vs  co n tin u es  to   r is e,   th ese   ch allen g es  b ec o m in cr ea s in g ly   cr itical,   em p h asizin g   th n ee d   f o r   in n o v ativ a n d   r eliab l ch ar g in g   tech n o lo g ies  [ 1 4 ] [ 1 6 ] .   co m m o n ly   em p lo y ed   p o wer   co n v er s io n   s tr ateg y   in clu d es  f r o n t - en d   b o o s co n v er ter   f o llo wed   b y   s ec o n d ar y   DC DC   co n v er s i o n   s tag [ 1 7 ] [ 1 9 ] .   H o wev er ,   co n v en tio n al  s in g le - p h ase  b o o s co n v er ter s   s u f f er   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   2 0 8 8 - 8 7 0 8   I n t J E lec  &   C o m p   E n g ,   Vo l.   1 6 ,   No .   2 Ap r il   20 2 6 :   6 8 7 - 698   688   f r o m   lar g c u r r en r i p p le  an d   s u b s tan tial  s tr es s   o n   p ass iv e   co m p o n e n ts ,   lead in g   to   h ig h er   th er m al  lo s s es,  r ed u ce d   e n er g y   ef f icien c y ,   an d   in cr ea s ed   f ilter in g   r eq u ir em en ts   [ 2 0 ]   T o   ad d r ess   th ese  lim itatio n s ,   in ter leav ed   b o o s co n v e r ter s   ( I B C s )   h av b ee n   p r o p o s ed   as  a n   ef f ec tiv s o lu tio n   [ 2 1 ] [ 2 3 ] .   B y   d is tr ib u tin g   th e   in p u c u r r en t   ac r o s s   m u ltip le  s witch es  o p er atin g   o u o f   p h ase,   th is   to p o lo g y   ef f ec tiv ely   m in im iz es  in p u cu r r en r ip p le.   As  r esu lt,  th r ed u ce d   cu r r en r i p p le  lead s   to   lo wer   v o ltag r ip p le  ac r o s s   ca p ac ito r s   an d   m itig ates  d y n a m ic  v o ltag s tr ess   o n   p ass iv co m p o n e n ts ,   s u ch   as   in d u cto r s   an d   ca p ac ito r s   [ 2 4 ] [ 2 6 ] .   T h is   n o t   o n ly   en h a n ce s   o v er all  ef f icien cy   b u t   also   im p r o v es  th r eliab ilit y   an d   life s p an   o f   th e   p ass iv co m p o n e n ts   u s ed   in   E c h ar g in g   s y s tem s .   Me an wh ile,   p h ase - s h if ted   f u ll - b r id g e   ( PS FB )   co n v er ter s   h av d em o n s tr ated   s u p er io r   p er f o r m an ce   in   h ig h - ef f icien cy   DC - DC   co n v er s io n ,   th an k s   to   th eir   ab ilit y   to   r ed u ce   s witch in g   lo s s es  an d   h an d le  h ig h - p o wer   ap p licatio n s   [ 2 7 ] [ 2 9 ] .   T h u s o f   p h ase - s h if ted   p u ls wid t h   m o d u lati o n   ( PW M)   c o n tr o l   en ab les  p r ec is v o ltag e   r eg u latio n ,   e n s u r in g   h ig h   o u tp u ef f icien cy   an d   lo h a r m o n ic  d is to r tio n ,   m ak in g   it id ea l f o r   E ch ar g in g   s y s tem s   [ 3 0 ] .   Alth o u g h   b o th   to p o lo g ies  h a v b ee n   in d iv i d u ally   s tu d ied   an d   o p tim ized   with in   th E p o wer   elec tr o n ics  liter atu r e,   e x is tin g   wo r k s   ty p ically   tr ea th e m   as   is o lated   s u b s y s tem s   r ath er   t h an   co o r d in ated   an d   in teg r ated   ch ar g in g   a r ch itectu r e.   Mo r e o v er ,   m an y   s tu d ie s   f o cu s   o n   th eo r etica an aly s is   o r   h ar d war e   ex p er im en tatio n   with o u p r esen tin g   a   u n if ied   f r am ewo r k   o f   m o d elin g ,   co m p o n e n s elec tio n ,   a n d   in teg r ated   p er f o r m an ce   e v alu atio n .   T h is   r esear ch   ad d r ess es  th is   g ap   b y   d e v elo p in g   c o m p lete  A C DC DC   ch ar g in g   ar ch itectu r th at  co m b in es I B C   an d   PS FB   co n v er ter s   with in   u n if ied   s im u latio n   f r am ew o r k .   T h k ey   co n tr ib u tio n s   o f   th i s   p ap er   ar as  f o llo ws:   i)   An   in teg r ated   E V   ch ar g e r   a r ch itectu r co m b in in g   I B C   f o r   DC   b u s   r eg u latio n   an d   PS FB   f o r   is o l ated   DC - DC   co n v er s io n ;   ii)  E x p licit  an aly tical  d esig n   o f   L   an d   C   v alu es,  in clu d in g   r i p p le - b ased   s elec tio n   an d   ex a m p le  ca lcu latio n s ;   iii )   Simu latio n - b ased   v er if icatio n   o f   p er f o r m a n ce ,   d em o n s tr atin g   s tab le  6 0 0   DC - b u s   r eg u latio n ,   c o n tr o lle d   1 0 0   ch ar g in g   cu r r en t,   <2 v o ltag r ip p le,   a n d   9 5 o v er all  ef f icien cy ;   a n d   iv )   v ali d ated   m o d ellin g   f o u n d atio n   f o r   f u tu r h ar d war p r o to ty p in g ,   f o r m in g   b asis   f o r   lab o r ato r y   im p le m en tatio n   an d   co n tr o l r ef i n em en t.   B y   d ep lo y in g   th I B C   o n   th f r o n t - e n d   to   m i n im ize  in p u r i p p le  an d   u tili zin g   th PS FB   t o p o lo g y   at   th b ac k - en d   to   en ab le  s o f t - s witch in g   an d   is o latio n ,   th p r o p o s ed   ar ch itectu r en h an ce s   co n v er s io n   ef f icien cy ,   th er m al   p er f o r m a n ce ,   a n d   p o wer   q u ality .   T h e   r esu lts   p r esen ted   in   th is   wo r k   d em o n s tr ate   th e   f ea s ib ilit y   an d   p er f o r m an ce   b en ef its   o f   th in teg r ated   to p o l o g y ,   co n tr ib u tin g   v alu ab le  in s ig h f o r   f u tu r h ig h - p o wer   E f ast - ch ar g in g   s y s te m   d esig n s .       2.   T H E   P RO P O SE O F   E L E CT RI VE H I CL E   CH ARG E SYS T E M   Fig u r 1   s h o ws  th b lo ck   d iag r am   o f   th p r o p o s ed   E c h ar g er   s y s tem .   Fig u r 1   illu s tr ates  th e   o v er all  d esig n   o f   t h ch ar g er ,   wh ich   co n s is ts   o f   an   AC   p o wer   s o u r ce ,   a   f u ll - b r id g e   r ec tifi er ,   an   I B C ,   PS F B   co n v er ter ,   an   L C   f ilter ,   an d   ch ar g er   co n tr o ller   cir cu it.   T h e   AC   s o u r ce   p r o v id es  th e   in p u t   AC   v o ltag e,   wh ich   is   f ir s r ec tifie d   b y   th f u ll - b r id g r ec tifie r .   T h r esu ltin g   DC   v o ltag is   th en   p r o ce s s ed   b y   th I B C ,   wh ich   s tep s   u p   an d   r e g u lates  th v o l tag to   p r o d u ce   s tab le  DC   b u s   v o ltag e.   T h is   DC   b u s   v o lta g is   s u b s eq u en tly   f ed   in to   th PSFB   co n v er ter ,   wh ich   en s u r es  well - r eg u late d   DC   o u tp u s u itab le  f o r   ch ar g in g   th E b atter y   p ac k .   An   L C   f ilter   is   co n n ec t ed   at  th o u tp u s tag to   r ed u ce   v o ltag an d   cu r r en r i p p le,   th er eb y   im p r o v in g   th ch ar g in g   q u ality   d eliv er e d   to   th b atter y .           Fig u r 1 .   B lo ck   d iag r am   o f   th p r o p o s ed   E ch ar g er   s y s tem       T h ch ar g er   co n tr o ller   ci r cu it  p lay s   cr u cial  r o le  in   c o o r d in atin g   th o p er atio n   o f   t h p r o p o s ed   E ch ar g er .   At  th f r o n t - en d ,   t h e   co n tr o ller   r e g u lates  th d u ty   cy cle  o f   th I B C   to   m ain tain   s tab le  DC   b u s   v o ltag an d   to   m in im ize  in p u cu r r en r ip p le ,   th er eb y   im p r o v in g   th p o wer   q u ality   d r awn   f r o m   th g r id .     Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n t J E lec  &   C o m p   E n g     I SS N:   2088 - 8 7 0 8       Desig n   a n d   s imu la tio n   o f a n   e lectric v eh icle  ch a r g er w ith   in teg r a ted     ( A h ma d   S a u d i S a mo s ir )   689   At  th DC - DC   s tag e,   th co n tr o ller   d r iv es  th e   PS FB   co n v er ter   u s in g   p h ase - s h if ted   p u ls e - wid th   m o d u latio n   ( PS - PW M) .   T h is   tech n iq u allo ws  p r ec is r eg u latio n   o f   t h e   o u tp u v o ltag an d   c u r r e n wh ile  en ab lin g   s o f t - s witch in g   o p er atio n ,   wh ich   s ig n if ican tly   r ed u ce s   s witch in g   lo s s es a n d   en h an ce s   s y s tem   ef f icien cy .   I n   ad d itio n   to   v o ltag an d   cu r r en r eg u latio n ,   th ch a r g er   co n tr o ller   in co r p o r ates  m u ltip le  p r o tectio n   f ea tu r es,  s u ch   as  o v er - v o ltag e ,   o v er - cu r r en t,  an d   s h o r t - cir cu it  p r o tectio n ,   en s u r in g   s af o p er atio n   d u r in g   th e   ch ar g in g   p r o ce s s .   B y   d y n am ic ally   ad ju s tin g   s witch in g   p a r a m eter s   b ased   o n   r ea l - tim f ee d b ac k   f r o m   b o th   th e   DC   b u s   an d   th b atter y   p ac k ,   th co n tr o ller   g u a r an tees  ef f i cien t,  s tab le,   an d   r eliab le   ch a r g in g   p er f o r m an c e.   T h is   co m p r eh e n s iv co n tr o s tr ateg y   en s u r es  th at  th e   p r o p o s ed   E ch ar g e r   s y s tem   m ee ts   th r eq u ir e m en ts   f o r   h ig h   ef f icien c y ,   r ed u ce d   h ar m o n ic  d is to r tio n ,   an d   co m p lian ce   with   s af ety   s tan d ar d s   in   m o d er n   E ch ar g in g   ap p licatio n s .     2 . 1 .     I nte rlea v ed  bo o s t   c o nv e rt er   An   in ter leav ed   b o o s co n v er t er   ( I B C )   is   p o wer   elec tr o n ics  cir cu it  d esig n ed   to   s tep   u p   ( b o o s t)   a n   in p u DC   v o ltag to   a   h ig h e r   DC   v o ltag e,   wh ile  m in im izi n g   cu r r en r ip p le  an d   en h a n c in g   o v e r all  s y s tem   ef f icien cy .   T h e   k ey   p r in ci p le   b eh in d   th is   c o n v e r ter   is   th e   u s o f   m u ltip le  b o o s co n v er ter s   o p er atin g   in   p ar allel,   with   a   p h ase  s h if b etwe en   th em .   T h is   p h ase - s h if tin g   o p er atio n   h elp s   d is tr ib u t th c u r r e n lo ad   ev en ly ,   th e r eb y   r ed u ci n g   r ip p l cu r r en t a n d   m i n im izin g   s tr ess   o n   in d iv id u al  co m p o n e n ts .   Fig u r 2   illu s tr ates  two - p h ase  I B C   cir cu it  with   r ec tifi ed   AC   in p u v o ltag e.   I co n s is ts   o f   two   b o o s co n v er ter s   o p er atin g   i n   p a r allel,   with   a   ty p ical   p h ase  s h if o f   1 8 0   d eg r ee s   b et wee n   th em .   I n   th is   co n f ig u r atio n ,   th e   two   co n v er ter s   s h ar th lo ad ,   an d   th eir   o p er atio n   is   ar r an g e d   s o   th at   th cu r r e n r ip p le   f r o m   ea ch   in d u cto r   p ar tially   c an ce ls   ea ch   o th er   o u t.  As  r e s u lt,  th o u tp u v o ltag is   s m o o th er ,   an d   th in p u cu r r en r ip p le  is   r ed u ce d ,   lead in g   to   im p r o v ed   o v er all  s y s tem   ef f icien cy   an d   lo wer   s tr ess   o n   in d iv id u al  co m p o n en ts .   I n   two - p h ase  I B C ,   th in p u t   DC   v o ltag is   alter n ately   ap p lied   to   two   in d u cto r s ,   ea ch   o p er atin g   at   d if f er en p h ases   with in   th s witch in g   cy cle.   T h is   p h ase - s h if ted   o p er atio n   h elp s   b alan c th cu r r en lo a d ,   d ec r ea s es  elec tr o m ag n etic  in t er f er en ce   ( E MI ) ,   a n d   r ed u ce s   th s ize  an d   c o s o f   p ass iv c o m p o n en ts   s u ch   as  in d u cto r s   an d   ca p ac ito r s .   M o r eo v e r ,   th two - p h ase  d esig n   en ab les  th co n v er ter   to   o p er ate  at  h ig h er   s witch in g   f r eq u en cies  with o u t   s ig n if ican tly   in cr ea s in g   lo s s es  o r   th s ize  o f   co m p o n en ts .   Fig u r 2   d e p icts   th e   cu r r en t f l o w,   with   th p h ase - 1   cu r r en t illu s tr ated   in   r ed   a n d   t h p h ase - 2   cu r r e n t in   b l u e.   T h k ey   a d v an tag es  o f   I B C s   in clu d im p r o v ed   e f f icien cy ,   r ed u ce d   E MI ,   an d   en h a n ce d   th er m al   m an ag em en t.   B y   d is tr ib u tin g   th cu r r en lo a d   ac r o s s   m u ltip le  in d u cto r s ,   th e   co n v er ter   ca n   o p e r ate  at  h ig h e r   f r eq u e n cies  with o u ca u s in g   s ig n if ican in cr ea s es  in   lo s s es  o r   co m p o n e n s ize.   T h ese  c h ar ac ter is tics   m ak I B C s   p ar ticu lar ly   s u itab le  f o r   h ig h - p o wer   ap p licatio n s ,   s u ch   as  E ch ar g er s   an d   r en ewa b le  en er g y   s y s tem s ,   wh er h ig h   ef f icien cy   an d   l o r ip p le  ar ess en tial f o r   o p tim a l p er f o r m an ce .             Fig u r 2 .   I B C   cir cu it with   r ec t if ied   AC   v o ltag in p u t       2 . 2 .     P ha s e - s hift ed  f ull - bridg co nv er t er   T h p h ase - s h if ted   f u ll - b r id g e   ( PS FB )   co n v er ter   is   wid el y   ad o p ted   to p o lo g y   f o r   h ig h - ef f icien cy   DC DC   co n v er s io n ,   esp ec ially   in   ap p licatio n s   th at  d em an d   h ig h   p o wer   o u t p u t su ch   as E V   ch ar g er s ,   in d u s tr ial  p o wer   s u p p lies ,   an d   r en ewa b l en er g y   s y s tem s   [ 3 1 ] .   T h is   co n v er ter   em p lo y s   f o u r   s witch in g   d ev ices,  ty p ically   m etal - o x id e - s em ico n d u cto r   f i eld - ef f ec tr an s is to r s   ( MO SF E T s )   o r   in s u lated   g ate  b ip o lar   t r an s is to r s   ( I GB T s ) co n f ig u r ed   in   f u ll  b r id g ar r an g em en t.  T h f u n d a m en tal  p r in cip le  o f   o p e r atio n   lies   in   th co n tr o o f   th e   p h ase  s h if b etwe en   th g ati n g   s ig n als  o f   th two   b r id g e   leg s .   B y   v ar y in g   th is   p h ase  s h if t,  th co n v er ter   r eg u lates  th p o wer   tr an s f er   wh ile  en ab lin g   s o f s witch in g ,   wh ich   s ig n if ican tly   r e d u ce s   s witch in g   lo s s es  an d   E MI ,   th er eb y   im p r o v in g   o v e r a ll e f f icien cy ,   p a r ticu lar ly   at  h i g h   s witch in g   f r e q u en cies  [ 3 2 ] .   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   2 0 8 8 - 8 7 0 8   I n t J E lec  &   C o m p   E n g ,   Vo l.   1 6 ,   No .   2 Ap r il   20 2 6 :   6 8 7 - 698   690   I n   th is   to p o lo g y ,   th p r im ar y   s id o f   th t r an s f o r m e r   is   d r iv e n   b y   th e   f o u r   p o wer   s witch es,  wh ile  th e   s ec o n d ar y   s id em p l o y s   r ec tif icatio n   an d   f ilter in g   to   d eliv er   s tab le  DC   o u tp u t.   T h p h as s h if b etwe en   th e   two   s witch   p air s   g o v e r n s   th ap p lied   v o ltag ac r o s s   th tr a n s f o r m er ,   th er eb y   d eter m in in g   th en e r g y   tr an s f er   an d   tim in g   o f   th s witch in g   tr an s itio n s .   Un d er   ap p r o p r ia te  co n d itio n s ,   th is   co n tr o e n ab les  ze r o - v o ltag e   s witch in g   ( Z VS) ,   an d   in   s o m ca s es,  ze r o - cu r r en t switch in g   ( Z C S),   b o th   o f   w h ich   r ed u ce   s witch in g   s tr ess   an d   en h an ce   c o n v er te r   r eliab ilit y   [ 3 3 ] .   cr itical  en ab ler   o f   Z VS  in   th PS FB   co n v er ter   is   th leak a g in d u ctan ce   o f   th e   tr an s f o r m er   an d   th e   p ar asit ic  ca p ac itan ce s   o f   th s witch in g   d ev ices.   T h lea k ag e   in d u ctan c s to r es  en e r g y   d u r in g   ea ch   s witch in g   cy cle,   wh ich   is   th en   u s ed   to   ch ar g an d   d is ch ar g t h p ar a s itic  o u tp u ca p ac itan ce s   o f   th MO SF E T s .   T h is   in ter ac tio n   en s u r es th at  th s witch   v o ltag f alls   to   ze r o   b ef o r th d ev ice  is   tu r n ed   o n ,   th er e b y   ac h iev in g   Z VS.   C o n s eq u en tly ,   s witch in g   tr an s itio n s   o cc u r   with   m in im al  o v er lap   b etwe en   v o ltag an d   cu r r en wa v ef o r m s ,   d r asti ca lly   r ed u cin g   s witch in g   lo s s es.  Ho wev er ,   ad eq u ate   leak ag in d u cta n ce   is   n ec ess ar y   to   g u ar an tee   r eliab le  Z VS o v er   th e n tire   lo ad   r an g e ,   p ar ticu lar l y   u n d er   li g h t - lo ad   c o n d itio n s .   On   th o t h er   h an d ,   th p ar asit ic  ca p ac itan ce s   o f   th s witch es,  wh ile  ty p ically   co n s id er e d   n o n - id ea l   ef f ec t,  ar d elib er ately   ex p lo i ted   in   th PS FB   to p o lo g y   to   f ac ilit ate  Z VS.  T h ese  ca p ac i tan ce s   p r o v id th e   n atu r al  r eso n an t   elem en ts   th at   in ter ac with   th e   leak ag e   in d u ctan ce ,   f o r m i n g   a   r eso n an tr an s itio n   th at  s h a p es   th s witch   v o ltag wav ef o r m .   T h p r o p er   b alan ce   b etwe en   leak ag in d u ctan c an d   d e v i ce   ca p ac itan ce s   is   th er ef o r e   cr u cial:  in s u f f icien i n d u ctan ce   m ay   p r ev e n co m p lete  d is ch ar g o f   th e   p ar asit ic  c ap ac itan ce s ,   wh ile  ex ce s s iv in d u ctan ce   ca n   in t r o d u ce   u n n ec ess ar y   cir cu lati n g   cu r r en ts   an d   co n d u ctio n   lo s s es.   Ov er all,   th PS F B   co n v er ter   ac h ie v es  h ig h   ef f icien cy   b y   le v er ag in g   p h ase - s h if m o d u latio n ,   leak ag in d u ctan ce ,   an d   p ar asit ic  ca p ac itan ce s   to   r ea li ze   Z VS,  m ak in g   it  o n e   o f   t h e   m o s r eliab le  an d   ef f icien t   to p o lo g ies  f o r   h ig h - p o wer   DC DC   co n v er s io n .   Fig u r 3   s h o ws  th s ch em atic  o f   PS F B   co n v er ter .   T h p h ase - s h if co n tr o allo ws  th co n v er ter   to   ad ap to   v ar y i n g   lo a d   c o n d itio n s ,   th er eb y   m ain tain i n g   h ig h   e f f icien cy   a n d   e n s u r in g   s tab l DC   o u tp u t.   I n   th e   f ig u r e,   th p h ase - 1   cu r r en is   d en o ted   b y   th r ed   tr ac e ,   wh ile  th p h ase - 2   cu r r en is   d en o t ed   b y   th b lu tr ac e .   T h is   to p o lo g y   is   r en o w n ed   f o r   its   ab ilit y   to   d eliv er   a   r eg u la ted   DC   o u tp u with   m in im al  h ar m o n ic  d is to r tio n ,   m ak in g   it  p r ef er r ed   ch o ice   f o r   m o d er n   p o wer   c o n v er s i o n   s y s tem s   th at  p r io r itize   b o th   p er f o r m a n ce   a n d   r eliab ilit y .           Fig u r 3 .   PS FB   co n v er ter   s ch e m atic  d iag r am       2 . 3 .     I nte g ra t ed  IBC   a nd   P S F B   co nv er t er   T h in teg r atio n   o f   an   I B C   an d   PS F B   co n v er ter   p r esen h ig h ly   ef f ec tiv s o lu tio n   f o r   E ch ar g in g   s y s tem s ,   as  it  co m b in es  t h ad v an tag es  o f   b o th   to p o l o g ies  to   en h a n ce   o v er all  p er f o r m an ce   an d   r elia b ilit y .   At   th f r o n t - en d   s tag e,   th e   I B C   i s   em p lo y ed   to   s tep   u p   th in p u v o ltag wh ile  s im u ltan eo u s ly   r ed u cin g   cu r r en t   r ip p le.   B y   in ter leav in g   th o p er atio n   o f   m u ltip le  b o o s p h ases   with   1 8 0 °  ( o r   p h ase - s h if ted )   s witch in g   s ch em e,   th in p u cu r r en r i p p le  is   s ig n if ican tly   m in im i ze d .   T h eo r etica lly ,   f o r   an   N - p h ase  in ter leav e d   co n v er ter ,   th in p u t c u r r en t r ip p le  ca n   b e x p r ess ed   as:      =  ( 1 )    ( 1 )     wh er    is   th in p u t   v o ltag e,     is   th d u ty   cy cle,     is   th i n d u ctan ce   p er   p h ase,      is   th e   s witch in g   f r eq u e n cy ,   a n d     is   th n u m b er   o f   p h ases .   Fro m   th is   r elatio n s h ip ,   it  is   ev id en th at   in cr ea s i n g   th n u m b er   o f   in ter leav ed   p h ases   r ed u ce s   r ip p le  an d   im p r o v es   ef f icien cy .   T h is   also   lead s   to   lo wer   co n d u ctio n   a n d   s witch in g   lo s s es  in   ea ch   s em ico n d u cto r   d ev ice,   im p r o v ed   th er m al  d is tr ib u tio n ,   an d   th ab ilit y   to   o p er ate  at  h ig h er   p o wer   d e n s ities ,   wh ich   ar ess en tial f o r   h i g h - p o wer   E ch a r g in g   ap p licatio n s .   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n t J E lec  &   C o m p   E n g     I SS N:   2088 - 8 7 0 8       Desig n   a n d   s imu la tio n   o f a n   e lectric v eh icle  ch a r g er w ith   in teg r a ted     ( A h ma d   S a u d i S a mo s ir )   691   T h o u t p u o f   th e   in ter leav ed   b o o s s tag f ee d s   i n to   r eg u la ted   DC   b u s ,   en s u r i n g   s tab le  v o ltag with   m in im al  r ip p le.   T h is   s tab le  DC   b u s   is   cr itical  r eq u ir em en t,  as  it  d ir ec tly   in f lu en ce s   th p er f o r m an ce   o f   th s u b s eq u en is o lated   co n v e r s io n   s tag e.   T h PS FB   co n v er ter   is   th en   u tili ze d   as  th is o lated   DC - DC   s tag e.   T h PS F B   to p o lo g y   o p e r ates  b ased   o n   p h ase - s h if m o d u latio n ,   wh er th lead in g   an d   la g g i n g   leg s   o f   th f u ll   b r id g e   ar c o n tr o lled   with   a   v ar iab le  p h ase   s h if to   r eg u late   p o wer   tr a n s f er .   O n o f   its   th e o r etica ad v a n tag es  is   th ac h iev em en o f   Z VS   f o r   th p r im ar y   s witch es,  wh ich   r ed u ce s   s witch in g   lo s s es  an d   en h an ce s   ef f icien cy   at  h ig h   f r e q u en cies.  T h s o f t - s witch in g   co n d itio n   is   m ad p o s s ib le  d u to   th en er g y   s t o r ed   in   th lea k ag in d u ctan ce   o f   th e   tr an s f o r m er   an d   th e   p ar asit ic  ca p ac itan ce   o f   th MO SF E T s ,   wh ich   ass is in   th r eso n an t   tr an s itio n   o f   th s witch in g   d ev ices.   T h f u n d am en tal  o u tp u v o lta g o f   th e   PS FB   co n v er ter   ca n   b ex p r ess ed   as   ( 2 ) :      = 2      ( 2 )     wh er   is   th tr an s f o r m er   tu r n s   r atio ,     is   th p h ase  s h if r ati o   ( 0 1 ) ,   an d   V dc   is   th in p u DC   b u s   v o ltag e   s u p p lied   b y   th i n ter leav ed   b o o s s tag e.   T h is   eq u atio n   s h o ws  th at  th PS FB   p r o v id es  wid o u tp u v o ltag e   r eg u latio n   ca p ab ilit y   wh ile  m a in tain in g   s o f t - s witch in g   c o n d it io n s   o v er   b r o a d   lo ad   r an g e.   B y   in teg r atin g   th ese  two   co n v er ter s ,   th s y s tem   b en ef its   f r o m   th lo in p u r ip p le  an d   h ig h   ef f icien cy   o f   th in ter lea v ed   b o o s s tag an d   th h ig h - f r eq u e n cy   is o latio n ,   g al v an ic  s af ety ,   an d   s o f t - s witch in g   p er f o r m an ce   o f   t h PS FB   s ta g e.   T h is   s y n er g y   m ak es  t h co m b in ed   to p o lo g y   an   id ea ca n d id ate  f o r   n ex t - g en er atio n   h ig h - p o wer   E ch ar g in g   s y s tem s ,   wh er ef f icien cy ,   p o wer   d e n s ity ,   an d   r eliab ilit y   ar o f   p ar am o u n im p o r tan ce .   Fig u r 4   illu s tr ates  th in teg r atio n   o f   th I B C   an d   PS FB   co n v er ter   f o r   th EV   ch ar g in g   s y s tem .           Fig u r 4 .   I n teg r ated   I B C   an d   PS F B   co n v er ter   s ch em atic  d ia g r am       3.   M E T H O D   3 . 1 .     Desig n o f   IBC   m o del   T h I B C   co n s is ts   o f   two   b o o s t   co n v er te r   s tag es  co n n ec te d   in   p ar allel,   wh er ea c h   s tag is   co m p o s ed   o f   a n   in d u cto r ,   a   p o wer   s witch ,   a   d io d e,   a n d   an   o u tp u ca p ac ito r .   T h e   two   co n v er ter   s tag es  o p er ate   with   a   1 8 0 °  p h ase  s h if t,  allo win g   th e   in p u cu r r e n to   b ev en ly   d is tr ib u ted   b etwe en   b o th   p h ases .   T h is   in ter leav in g   o p er atio n   r ed u ce s   th c u r r en t   s tr ess   o n   in d iv id u al  co m p o n en ts ,   s u p p r ess es  b o th   in p u a n d   o u t p u cu r r en t   r ip p les,  en h a n ce s   elec tr o m ag n etic  co m p atib ilit y   ( E MC),   an d   im p r o v es th e   o v er all  e f f icien c y   o f   th e   s y s tem .   T h in p u v o ltag (  )   is   ap p lied   eq u ally   to   b o th   p h ases ,   wh ile  th r eg u lated   DC   o u tp u v o ltag e   (  )   is   th co m b in ed   co n t r ib u tio n   o f   th p a r allel  s tag es.  T h v o ltag g ain   o f   t h two - p h ase  I B C   is   ex p r ess ed   as   ( 3 ) :      =  1   ( 3 )     wh er   is   th d u ty   cy cle W ith    = 311   an d    = 600   V ,   th th e o r etica l d u ty   r atio   is   D = 0 . 48 .   a.   I n d u cto r   v alu e   s elec tio n   T h in d u ct o r   cu r r en t r i p p le  p e r   p h ase  is   g iv en   b y   ( 4 ) :     =  ( )    ( 4 )   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   2 0 8 8 - 8 7 0 8   I n t J E lec  &   C o m p   E n g ,   Vo l.   1 6 ,   No .   2 Ap r il   20 2 6 :   6 8 7 - 698   692   B y   s ettin g   m ax im u m   allo wa b le  r ip p le  c u r r e n 1 0 o f   th e   av er ag in d u cto r   cu r r en t,  t h r eq u ir ed   i n d u ctan ce   ca n   b ca lcu lated .        = 220 × 1 . 414 311  V   = 0 . 33   = 20 kHz   Ta r g et  r ip p le :   = 0 . 1 × 100   A = 10 A   S u b s titu tin g :   = 311 × 0 . 33 10 × 20000 = 0 . 74        ( 5 )     T o   en s u r lo wer   r ip p le  a n d   t h er m al  m ar g in ,   p r ac tical  v al u o f   1   m was  s elec ted ,   p r o v i d in g   r ip p le  r ed u ctio n   b elo th th eo r eti ca th r esh o ld   an d   en h an cin g   cu r r en s tab ilit y .   T h in ter leav in g   tech n iq u s ig n if ican tly   r ed u ce s   th n et  r i p p le  cu r r e n at  b o t h   th in p u an d   o u t p u t.  T h is   ef f ec o cc u r s   b ec au s th r ip p le  co m p o n en ts   g en e r ated   b y   t h two   p h ases   ar o f   o p p o s it p o lar ity   an d   tim e - s h if ted ,   lead in g   to   p ar tial  ca n ce llatio n .   As  r esu lt,  th l o ad   r ec eiv es  clea n e r   p o wer ,   t h in p u s o u r ce   ex p er ien ce s   l o wer   s tr ess ,   an d   th co n v er ter   ac h iev es h ig h er   r eli ab ilit y   an d   ef f icien cy .   b.   Ou tp u t c ap ac ito r   s elec tio n   T o   d esig n   th o u tp u ca p ac ito r ,   r ip p le - b ased   s izin g   m eth o d   is   ap p lied .   T h ca p ac ito r   v alu is   s elec ted   to   lim it DC b u s   v o ltag r ip p le  to   <2 %.  T h r eq u ir e d   o u tp u t c ap ac itan ce      is   ex p r ess ed   as:       =       ( 6 )     wh er    is   th p er m is s ib le  o u tp u r ip p le,      is   th lo ad   cu r r en t,    is   th d u ty   cy cle,     is   th s w itch in g   f r eq u e n cy ,   a n d      is   th r eq u ir ed   o u tp u t c a p ac itan ce .   Fo r   n o m in al  o u tp u v o ltag e   o f   6 0 0   V,   th allo wab le  r ip p le  is   s et   to   2 (    1 2   V) ,   W ith        1 0 0   A,     0 . 3 3 ,   an d      2 0 k Hz,   t h ca p ac itan ce   is   ca lc u lated   as:      =     = 100 0 . 33 20000   12   137      ( 7 )     T o   en s u r r eliab ilit y   ag ain s e q u iv alen s er ies  r esis tan ce   ( E SR )   ef f ec ts   an d   d y n am ic  lo ad   v ar iatio n ,   a   4 7 0   µF  ca p ac ito r   b an k   was im p lem en t ed   th r o u g h   p ar allel  ca p ac ito r s   to   in cr ea s r ip p le - c u r r e n t h an d lin g   ca p ab ilit y .     3 . 2 .     Desig n o f   P SFB  co nv er t er   m o del   T h PS FB   co n v er ter   is   d esig n ed   to   ac h iev ef f icien D C DC   p o wer   co n v er s io n   wit h   r ed u ce d   s witch in g   lo s s es  an d   en h an c ed   o u tp u v o ltag r eg u latio n .   T h is   co n v er ter   to p o l o g y   em p lo y s   f u ll  b r id g e   co n f ig u r atio n   co n s is tin g   o f   f o u r   p o wer   s witch es  ar r an g ed   in   two   co m p lem e n tar y   p air s ,   h ig h - f r eq u en c y   tr an s f o r m er ,   r ec tifie r   d i o d es,  a n d   an   o u tp u t   f ilter .   T h co n v er ter   o p er ates  u n d er   p h ase - s h if m o d u latio n ,   wh e r th r elativ e   tim in g   o f   th e   s witch in g   s ig n als  ap p lied   to   th b r id g l eg s   is   co n tr o lled .   T h is   tech n iq u en ab les  ze r o - v o ltag s witch in g   ( Z VS)   d u r in g   co m m u tatio n   in ter v als,  s ig n if ican tly   lo wer in g   s witch in g   lo s s es  an d   im p r o v in g   ef f icien c y ,   p ar ticu lar ly   u n d e r   h ig h - p o wer   o p er atin g   c o n d itio n s .   On   th p r im ar y   s id e,   th DC   i n p u t v o ltag    is   ap p lied   to   th tr an s f o r m er   win d in g s   th r o u g h   th f u ll  b r id g e   n etwo r k .   E n er g y   is   tr a n s f er r ed   ac r o s s   th e   h ig h - f r e q u en cy   tr a n s f o r m e r   an d   r ec tifie d   o n   th e   s ec o n d ar y   s id e,   f o llo wed   b y   f ilter in g   t o   p r o d u ce   a   r eg u lated   DC   o u t p u v o ltag  . T h v o ltag g ai n   o f   t h PS FB   co n v er ter   is   d eter m in ed   b y   th tr an s f o r m er   tu r n s   r atio   ( )   a n d   th ef f ec tiv d u ty   cy cle  ( )   o f   th p h ase - s h if co n tr o l,  a n d   ca n   b ex p r ess ed   as:      =    ( 8 )     wh er   =  /  ,   with      an d      b ein g   th n u m b e r   o f   s ec o n d ar y   a n d   p r im ar y   tu r n s   o f   th tr a n s f o r m e r ,   r esp ec tiv ely .   I n   th is   s tu d y ,   t u r n s   r atio   o f   as  3 :1   ( = 3 1 ) ,   is   s elec ted   to   s tep   d o wn   6 0 0   DC   b u s   v o ltag o n   th p r im ar y   s id e   to   ap p r o x im ately   2 0 0   o n   th e   s ec o n d ar y   s id e.   T h is   s elec tio n   is   s u itab le  f o r   E b atter y   ch ar g in g   a p p licatio n s   wh ile  m ain tain in g   h i g h   ef f icien cy   in   th e   PS FB   o p er atio n .   T h Z VS  m ec h an is m   is   ac h iev ed   b y   u tili zin g   th en e r g y   s to r ed   in   th tr an s f o r m er   leak ag in d u ctan ce   an d   th p ar asit ic  ca p ac itan ce s   o f   th p o wer   s witch es.  T h is   elim in ates  th o v er lap   b etwe en   v o ltag e   an d   cu r r e n d u r i n g   s witch in g   tr an s itio n s ,   th er eb y   r e d u ci n g   p o wer   d is s ip atio n .   Fu r th er m o r e,   p h ase - s h if t   m o d u latio n   p r o v id es  p r ec is co n tr o o v er   e n er g y   tr an s f er ,   en s u r in g   s tab le  o u tp u v o ltag r eg u latio n   u n d er   v ar iab le  in p u t a n d   l o ad   co n d iti o n s .   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n t J E lec  &   C o m p   E n g     I SS N:   2088 - 8 7 0 8       Desig n   a n d   s imu la tio n   o f a n   e lectric v eh icle  ch a r g er w ith   in teg r a ted     ( A h ma d   S a u d i S a mo s ir )   693   On   th e   s ec o n d ar y   s id e,   th e   o u tp u f ilter ,   ty p ically   co m p r is in g   an   in d u cto r   an d   a   ca p ac ito r ,   s m o o th s   th r ec tifie d   v o ltag to   m in i m ize  r ip p le  an d   im p r o v p o w er   q u ality .   T h o u tp u v o ltag ( Δ  i s   d ef in ed     as   ( 9 ) :      =    ( 9 )     wh er    is   th lo ad   cu r r e n t,     is   th s witch in g   f r eq u en c y ,   an d     is   th o u tp u t c ap ac itan c e.   I n   th e   d esig n ,   th e   o u tp u t   v o l tag r ip p le  is   lim ited   to   less   th an   3 %   o f   th e   n o m i n al  2 0 0   o u tp u t   (    6   V) ,   W ith      1 0 0   A,     0 . 3 3 ,   a n d      2 0   k Hz,   an d   ass u m in g   co n tin u o u s   co n d u ctio n ,   th e   r eq u ir ed   ca p ac itan ce   is   ca lcu la ted   as   ( 10 ) :      =     = 100 0 . 33 20000   6   275        ( 1 0 )     T o   ac co u n f o r   co m p o n e n to ler an ce s ,   tr an s ien lo ad   v ar i atio n s ,   an d   ca p ac ito r   E SR ,   p r ac tical   ca p ac itan ce   v alu e   o f   4 7 0   µF   is   s elec ted .   T h is   v alu alig n s   with   co m m o n   E ch a r g er   d esig n s   r ep o r te d   in   liter atu r e,   en s u r in g   r ed u ce d   v o ltag r ip p le  an d   en h a n ce d   o u tp u t stab ilit y   u n d er   v ar y in g   lo ad   co n d itio n s .       4.   RE SU L T S AN D I SCU SS I O N   T h p r o p o s ed   E c h ar g e r   s y s tem   was  s im u lated   u s in g   MA T L AB /Si m u lin k   to   ev alu ate  its   p er f o r m an ce   u n d er   v ar io u s   o p er atin g   co n d itio n s .   T h s im u latio n   m o d el,   s h o wn   in   F ig u r 5 ,   ac cu r ately   r ep r esen ts   th p o wer   s tag c o n f ig u r atio n   an d   co n tr o s tr ateg y   o f   th i n teg r ated   I B C PS F B   ch ar g er .   T h e   s y s tem   p ar am eter s   an d   c o m p o n en t   r atin g s   ar lis ted   i n   T ab le  1 ,   wh ile  t h DC   b u s   an d   PS FB   co n tr o l   p ar am eter s   ar d etailed   i n   T ab les 2   an d   3 .           Fig u r 5 .   Simu lin k   m o d el  o f   t h E ch ar g er   s y s tem       T ab le  1 .   E c h ar g er   cir cu it p a r am eter s   P a r a me t e r   S y mb o l   V a l u e   A C   i n p u t   v o l t a g e   V    2 2 0   V   A C   i n p u t   f r e q u e n c y   f   5 0   H z   R e c t i f i e r   c a p a c i t o r   C   4 7 0   µ F   I n t e r l e a v e d   i n d u c t o r   L   1   mH   I n t e r l e a v e d   c a p a c i t o r   C   4 7 0   µ F   P h a se - s h i f t e d   i n d u c t o r   L   1   mH     P h a se - s h i f t e d   c a p a c i t o r   C   4 7 0   µ F   S w i t c h i n g   f r e q u e n c y   f sw   2 0   k H z   B a t t e r y   ( L i t h i u -   I o n )     4 8   V ,   5 0   A h   I n i t i a l   s t a t e - of - c h a r g e   S OC   2 0 %       Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   2 0 8 8 - 8 7 0 8   I n t J E lec  &   C o m p   E n g ,   Vo l.   1 6 ,   No .   2 Ap r il   20 2 6 :   6 8 7 - 698   694   T ab le  2 .   DC   B US c o n tr o ller   p ar am eter s   P a r a me t e r   S y mb o l   V a l u e   P r o p o r t i o n a l   g a i n   Kp   5   I n t e g r a l   g a i n   Ki   0 . 1     T ab le  3 .   PS FB   co n tr o ller   p ar a m eter s   P a r a me t e r   S y mb o l   V a l u e   P r o p o r t i o n a l   g a i n   Kp   2 0 0   I n t e g r a l   g a i n   Ki   1 0 0         4 . 1 .     P a ra m et er   s elec t io n j us t if ica t io n   T h s im u latio n   p ar am ete r s   in   T ab les  1   to   3   wer d e r iv ed   f r o m   th eo r etica ca lcu latio n s   an d   v alid ated   ag ain s p r ac tical  d esig n   co n s id er atio n s .   T h r ec tifie r   ca p ac ito r   o f   4 7 0   µF  was  s ele cted   to   lim it  p o s t - r ec tific atio n   r ip p le,   a n d   th I B C   in d u cto r   o f   1   m was  ch o s en   to   m ain tain   cu r r en r ip p le  at  ap p r o x im atel y   1 0 o f   th 1 0 0   a v er ag p h ase  cu r r en t.  T h e   I B C   o u tp u c ap ac ito r   o f   4 7 0   µF  en s u r es  DC   b u s   r ip p le  b elo w   2 %,  wh ile  th e   PS FB - s id o u tp u ca p ac ito r   m ain tain s   s tab le  b atter y - s id e   v o ltag e   with   a cc ep tab le  r ip p le.   A     2 0   k Hz  s witch in g   f r eq u e n cy   r ep r esen ts   d esig n   co m p r o m is b etwe en   co m p o n en s izin g   an d   s witch in g   lo s s .   T h 4 8   V,   1 0 0   Ah   b atter y   m o d el  r ef lects ty p ical  m ed iu m - p o wer   E s to r ag ch ar ac te r is tics .     4 . 2 .     Sy s t e m - lev el  wa v ef o r m   a na ly s is   T h AC   in p u v o ltag e,   AC   in p u cu r r en a n d   DC   b u s   v o ltag e   wav ef o r m s   ar e   s h o wn   i n   Fig u r 6 .   T h 2 2 0   AC   s u p p ly   is   r ec tifie d   an d   b o o s ted   to   s tab le  D C   b u s   v o ltag o f   6 0 0   V,   d e m o n s tr atin g   s tab le  r eg u latio n   alig n ed   with   th r ef er en ce   s ettin g .   T h DC   b u s   r ip p le  was   m ea s u r ed   at  < 2 %,  co n f ir m in g   th ef f ec tiv en ess   o f   th I B C   r ip p le  ca n ce llatio n   an d   ca p ac ito r   s iz in g   ap p r o ac h .           Fig u r 6 .   AC   in p u v o ltag e,   AC   in p u t c u r r e n t a n d   DC   b u s   v o ltag e       4 . 3 .     Cha rg ing   curr ent   re g ula t io n   T h PS FB   co n v er ter   is   s u p p lied   b y   th r eg u lated   DC   b u s   an d   d eliv er s   th ch ar g i n g   cu r r en to   th e   b atter y   th r o u g h   u n id ir ec tio n al  r ec tifie r .   As  s h o wn   in   Fig u r 7 ,   th e   ch a r g in g   cu r r e n r em ain s   tig h tly   r eg u lated   at  1 0 0   A,   v alid atin g   th co n tr o ller s   ab ilit y   to   t r ac k   cu r r e n r ef e r en ce   with   m i n im al  o v er s h o o an d   f ast  tr an s ien s ett lin g .   T h cu r r en r ip p le  was  ap p r o x im ately   3   p ea k - to - p ea k ,   r em ain in g   with in   th ex p ec ted   p er f o r m an ce   r a n g f o r   th e   s elec ted   in d u ctan ce   an d   s witch in g   f r eq u e n cy .           Fig u r 7 .   T h b atter y   ch ar g in g   cu r r en t   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n t J E lec  &   C o m p   E n g     I SS N:   2088 - 8 7 0 8       Desig n   a n d   s imu la tio n   o f a n   e lectric v eh icle  ch a r g er w ith   in teg r a ted     ( A h ma d   S a u d i S a mo s ir )   695   4 . 4 .     B a t t er y   cha rg ing   beha v io r   T h b atter y   v o ltag e   p r o g r ess io n   is   illu s tr ated   in   Fig u r e   8 ,   wh er th b atter y   v o ltag in cr ea s es  f r o m   4 7 . 5   to   ap p r o x im ately   5 2   d u r in g   th ch ar g in g   p e r io d .   T h is   s m o o th   v o ltag r is in d icate s   co n tr o lled   p o wer   tr an s f er   with o u t o s cillatio n s   o r   o v er s h o o t,   en s u r in g   s af an d   h ea lth y   b atter y   ch a r g in g   b eh a v io r .           Fig u r 8 .   T h b atter y   v o ltag d u r in g   ch ar g in g       4 . 5 .     P er f o r m a nce  s um m a r y   T h o v er all  p er f o r m a n ce   o f   t h p r o p o s ed   ch ar g er   d em o n s tr ates  s tab le  an d   r eliab le  o p er a tio n   u n d e r   th s im u lated   test   co n d itio n s .   T h DC   b u s   v o ltag was  c o n s is ten tly   r eg u lated   at  6 0 0   V,   w ith   v o ltag r i p p le  m ain tain ed   b elo 2 %,  in d icati n g   ef f ec tiv e   s u p p r ess io n   o f   b u s   f lu ctu atio n s .     T h b atter y   c h ar g in g   cu r r e n t r em ain ed   s tab le  at  1 0 0   A,   with   m ea s u r ed   r ip p le  o f   ap p r o x im ately   3   A,   wh ich   alig n s   with   th e   ex p ec t ed   b e h av io r   b ased   o n   th e   s elec ted   f ilter   d esig n   a n d   s witch in g   f r eq u en cy .   I n   ad d itio n ,   t h b atter y   v o ltag i n cr ea s ed   s m o o t h ly   f r o m   4 7 . 5   to   5 2   d u r in g   th e   ch ar g in g   in ter v al,   in d icatin g   co n tr o lled   e n er g y   tr an s f er   a n d   s af ch ar g in g   d y n am ics.   T h s y s tem   ef f icien cy   was c al cu lated   u s in g     η =  × 100%   ( 1 1 )     w ith    = 52 × 100 = 5200  W   an d    = 5475  W ,   th r esu ltin g   ef f icien cy   is     η = 5200 5475 × 100% = 94 . 97%   ( 1 2 )     An   o v e r all  ef f icien c y   o f   a p p r o x im ately   9 5 d em o n s tr ates  s tr o n g   p er f o r m a n ce   a n d   c o n f ir m s   th ef f ec tiv en ess   o f   th in teg r ated   I B C PS FB   c o n v er s io n   a r ch itectu r i n   d eliv er in g   ef f icien t a n d   s tab le  b atte r y   ch ar g in g .       5.   CO NCLU SI O N   T h is   p ap er   p r esen ted   th d esi g n   an d   s im u latio n   o f   an   E c h ar g er   s y s tem   in teg r atin g   an   I B C   an d   a   PS F B   co n v er ter   with in   a   u n if i ed   co n tr o f r am ew o r k .   T h s i m u latio n   r esu lts   d em o n s tr ated   s u cc ess f u DC   b u s   r eg u latio n   at  6 0 0   V,   s tab le  ch ar g in g   c u r r en o f   1 0 0   A,   b at ter y   v o ltag in cr ea s f r o m   4 7 . 5   to   5 2   V,   an d   an   o v er all  s y s tem   ef f icien cy   o f   a p p r o x im ately   9 5 %.  W ith   DC   b u s   r ip p le  m ain tain e d   b elo 2 an d   co n tr o lled   cu r r en t   r ip p le   o f   3   A,   th e   p r o p o s ed   a r ch itectu r e   ef f ec tiv el y   r ed u ce s   s witch in g   s tr ess ,   i m p r o v es   co n v er s io n   ef f icien cy ,   an d   en s u r es  r eliab le  ch ar g in g   b e h av io r .   T h ese  f in d in g s   v alid ate  th s u itab ilit y   o f   th I B C PS F B   ap p r o ac h   f o r   p r ac tical  E ch ar g in g   ap p licatio n s   a n d   p r o v i d s tr o n g   f o u n d atio n   f o r   f u t u r wo r k   in v o lv i n g   h ar d war p r o to ty p in g ,   clo s ed - lo o p   co n tr o l r e f in em en t,  a n d   r ea l - wo r ld   p er f o r m a n ce   v alid at io n .       ACK NO WL E DG M E N T   T h au t h o r s   wo u ld   lik e   to   e x p r ess   th eir   g r atitu d e   to   th e   Un iv er s ity   o f   L am p u n g   f o r   p r o v id in g   r esear ch   f ac ilit ies.        Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   2 0 8 8 - 8 7 0 8   I n t J E lec  &   C o m p   E n g ,   Vo l.   1 6 ,   No .   2 Ap r il   20 2 6 :   6 8 7 - 698   696   F UNDING   I NF O R M A T I O   T h is   r esear ch   was  f u n d ed   b y   th Dir ec to r ate  Gen er al   o f   Hig h er   E d u ca tio n ,   R esear ch ,   an d   T ec h n o lo g y ,   Min is tr y   o f   E d u c atio n ,   C u ltu r e,   R esear ch ,   an d   T ec h n o lo g y   o f   th R ep u b lic  o f   I n d o n esia.        AUTHO CO NT RI B UT I O NS ST A T E M E N T   T h is   jo u r n al  u s es  th C o n tr ib u to r   R o les  T ax o n o m y   ( C R ed iT)   to   r ec o g n ize  in d iv id u al  au th o r   co n tr ib u tio n s ,   r ed u ce   au th o r s h ip   d is p u tes,  an d   f ac ilit ate  co llab o r atio n .       Na m o f   Aut ho r   C   M   So   Va   Fo   I   R   D   O   E   Vi   Su   P   Fu   Ah m ad   Sau d i Sam o s ir                               T o le  Su tik n o                               Alf in   Fit r o h u l H u d a                               L u th f iy y at u n   Ma r d iy ah                                 C     C o n c e p t u a l i z a t i o n   M     M e t h o d o l o g y   So     So f t w a r e   Va     Va l i d a t i o n   Fo     Fo r mal   a n a l y s i s   I     I n v e s t i g a t i o n   R     R e so u r c e s   D   :   D a t a   C u r a t i o n   O   :   W r i t i n g   -   O r i g i n a l   D r a f t   E   :   W r i t i n g   -   R e v i e w   &   E d i t i n g   Vi     Vi su a l i z a t i o n   Su     Su p e r v i s i o n   P     P r o j e c t   a d mi n i st r a t i o n   Fu     Fu n d i n g   a c q u i si t i o n         CO NF L I C T   O F   I N T E R E S T   ST A T E M E NT     Au th o r s   s tate  n o   co n f lict o f   in t er est.       I NF O RM E CO NS E N T     W h av o b tain ed   in f o r m ed   c o n s en t f r o m   all  in d iv id u als in c lu d ed   in   t h is   s tu d y .       DATA AV AI L AB I L I T   Data   av ailab ilit y   is   n o ap p li ca b le  to   th is   p ap er   as  n o   n e d ata  wer cr ea ted   o r   an aly ze d   in   th is   s tu d y .       RE F E R E NC E S   [ 1 ]   M .   Y u a n ,   J.  Z .   Th e l l u f s e n ,   H .   Lu n d ,   a n d   Y .   Li a n g ,   T h e   e l e c t r i f i c a t i o n   o f   t r a n s p o r t a t i o n   i n   e n e r g y   t r a n s i t i o n ,   En e r g y ,   v o l .   2 3 6 ,   n o .   9 ,   p .   1 2 1 5 6 4 ,   D e c .   2 0 2 1 ,   d o i :   1 0 . 1 0 1 6 / j . e n e r g y . 2 0 2 1 . 1 2 1 5 6 4 .   [ 2 ]   T.   M o ,   Y .   Li ,   K .   La u ,   C .   K .   P o o n ,   Y .   W u ,   a n d   Y .   L u o ,   Tr e n d a n d   e merg i n g   t e c h n o l o g i e f o r   t h e   d e v e l o p me n t   o f   e l e c t r i c   v e h i c l e s,”   E n e r g i e s ,   v o l .   1 5 ,   n o .   1 7 ,   p .   6 2 7 1 ,   A u g .   2 0 2 2 ,   d o i :   1 0 . 3 3 9 0 / e n 1 5 1 7 6 2 7 1 .   [ 3 ]   C .   S u d j o k o ,   N .   A .   S a so n g k o ,   I .   U t a m i ,   a n d   A .   M a g h f u r i ,   U t i l i z a t i o n   o f   e l e c t r i c   v e h i c l e s a a n   e n e r g y   a l t e r n a t i v e   t o   r e d u c e   c a r b o n   e mi ss i o n s,   I O C o n f e r e n c e   S e ri e s:   Ea rt h   a n d   E n v i ro n m e n t a l   S c i e n c e ,   v o l .   9 2 6 ,   n o .   1 ,   p .   0 1 2 0 9 4 ,   N o v .   2 0 2 1 ,   d o i :   1 0 . 1 0 8 8 / 1 7 5 5 - 1 3 1 5 / 9 2 6 / 1 / 0 1 2 0 9 4 .   [ 4 ]   A .   G h o s h ,   P o ss i b i l i t i e a n d   c h a l l e n g e s fo r   t h e   i n c l u si o n   o f   t h e   e l e c t r i c   v e h i c l e   ( EV )   t o   r e d u c e   t h e   c a r b o n   f o o t p r i n t   i n   t h e   t r a n s p o r t   sec t o r :   A   r e v i e w ,   En e r g i e s ,   v o l .   1 3 ,   n o .   1 0 ,   p .   2 6 0 2 ,   M a y   2 0 2 0 ,   d o i :   1 0 . 3 3 9 0 / e n 1 3 1 0 2 6 0 2 .   [ 5 ]   A .   K .   M .   Y o u s u f ,   Z .   W a n g ,   R .   P a r a n j a p e ,   a n d   Y .   Ta n g ,   A n   i n - d e p t h   e x p l o r a t i o n   o f   e l e c t r i c   v e h i c l e   c h a r g i n g   st a t i o n   i n f r a s t r u c t u r e :   A   c o mp r e h e n s i v e   r e v i e w   o f   c h a l l e n g e s ,   m i t i g a t i o n   a p p r o a c h e s,  a n d   o p t i m i z a t i o n   st r a t e g i e s,   I E E A c c e ss ,   v o l .   1 2 ,   p p .   5 1 5 7 0 5 1 5 8 9 ,   2 0 2 4 ,   d o i :   1 0 . 1 1 0 9 / A C C ESS . 2 0 2 4 . 3 3 8 5 7 3 1 .   [ 6 ]   J.  A .   D o m í n g u e z - N a v a r r o ,   R .   D u f o - L ó p e z ,   J.   M .   Y u s t a - L o y o ,   J .   S .   A r t a l - S e v i l ,   a n d   J .   L.   B e r n a l - A g u st í n ,   D e s i g n   o f   a n   e l e c t r i c   v e h i c l e   f a s t - c h a r g i n g   s t a t i o n   w i t h   i n t e g r a t i o n   o f   r e n e w a b l e   e n e r g y   a n d   s t o r a g e   s y st e ms,   I n t e rn a t i o n a l   J o u r n a l   o f   El e c t ri c a l   Po w e r &   E n e r g y   S y st e m s ,   v o l .   1 0 5 ,   p p .   4 6 5 8 ,   F e b .   2 0 1 9 ,   d o i :   1 0 . 1 0 1 6 / j . i j e p e s. 2 0 1 8 . 0 8 . 0 0 1 .   [ 7 ]   M .   S a f a y a t u l l a h ,   M .   T.   E l r a i s ,   S .   G h o sh ,   R .   R e z a i i ,   a n d   I .   B a t a r se h ,   A   c o mp r e h e n si v e   r e v i e w   o f   p o w e r   c o n v e r t e r   t o p o l o g i e s   a n c o n t r o l   m e t h o d s   f o r   e l e c t r i c   v e h i c l e   f a s t   c h a r g i n g   a p p l i c a t i o n s,”   I E EE  Ac c e ss ,   v o l .   1 0 ,   p p .   4 0 7 5 3 4 0 7 9 3 ,   2 0 2 2 ,   d o i :   1 0 . 1 1 0 9 / A C C ESS . 2 0 2 2 . 3 1 6 6 9 3 5 .   [ 8 ]   J.  Y u a n ,   L .   D o r n - G o m b a ,   A .   D .   C a l l e g a r o ,   J .   R e i mers ,   a n d   A .   Em a d i ,   A   r e v i e w   o f   b i d i r e c t i o n a l   o n - b o a r d   c h a r g e r f o r   e l e c t r i c   v e h i c l e s,”   I EEE   Ac c e ss ,   v o l .   9 ,   p p .   5 1 5 0 1 5 1 5 1 8 ,   2 0 2 1 ,   d o i :   1 0 . 1 1 0 9 / A C C ESS . 2 0 2 1 . 3 0 6 9 4 4 8 .   [ 9 ]   S .   S .   G .   A c h a r i g e ,   M .   E.   H a q u e ,   M .   T.   A r i f ,   N .   H o ss e i n z a d e h ,   K .   N .   H a sa n ,   a n d   A .   M .   T .   O o ,   R e v i e w   o f   e l e c t r i c   v e h i c l e   c h a r g i n g   t e c h n o l o g i e s ,   s t a n d a r d s ,   a r c h i t e c t u r e s ,   a n d   c o n v e r t e r   c o n f i g u r a t i o n s,”   I E EE  Ac c e ss ,   v o l .   1 1 ,   p p .   4 1 2 1 8 4 1 2 5 5 ,   2 0 2 3 ,   d o i :   1 0 . 1 1 0 9 / A C C ESS . 2 0 2 3 . 3 2 6 7 1 6 4 .   [ 1 0 ]   A .   S .   A l - O g a i l i   e t   a l . ,   R e v i e w   o n   sch e d u l i n g ,   c l u st e r i n g ,   a n d   f o r e c a s t i n g   s t r a t e g i e s   f o r   c o n t r o l l i n g   e l e c t r i c   v e h i c l e   c h a r g i n g :   C h a l l e n g e s a n d   r e c o mm e n d a t i o n s ,   I EEE  A c c e ss ,   v o l .   7 ,   p p .   1 2 8 3 5 3 1 2 8 3 7 1 ,   2 0 1 9 ,   d o i :   1 0 . 1 1 0 9 / A C C ESS . 2 0 1 9 . 2 9 3 9 5 9 5 .   [ 1 1 ]   H .   S .   D a s,  M .   M .   R a h m a n ,   S .   Li ,   a n d   C .   W .   T a n ,   E l e c t r i c   v e h i c l e s t a n d a r d s,  c h a r g i n g   i n f r a st r u c t u r e ,   a n d   i mp a c t   o n   g r i d   i n t e g r a t i o n :   A   t e c h n o l o g i c a l   r e v i e w ,   Re n e w a b l e   a n d   S u s t a i n a b l e   E n e r g y   Re v i e w s ,   v o l .   1 2 0 ,   n o .   3 ,   p .   1 0 9 6 1 8 ,   M a r .   2 0 2 0 ,   d o i :   1 0 . 1 0 1 6 / j . r ser. 2 0 1 9 . 1 0 9 6 1 8 .   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.