I nte rna t io na l J o urna l o f   P o wer   E lect ro nics   a nd   Driv S y s t em   ( I J P E DS)   Vo l.  1 7 ,   No .   2 J u n e   20 2 6 ,   p p .   1130 ~ 1 1 4 1   I SS N:  2 0 8 8 - 8 6 9 4 ,   DOI : 1 0 . 1 1 5 9 1 /ijp ed s . v 1 7 . i 2 . p p 1 1 3 0 - 1 1 4 1           1130       J o ur na l ho m ep a g e h ttp : //ij p e d s . ia esco r e. co m   Desig n and  per fo rma nce eva lua tion o a  so ft - swit ch ed partia l - po wer LLC  co nv erte for P V grid i ntegra tion        Sebin   Da v is   K uric hip a ra m bil ,   Va rg hes J eg a t hes a   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 En g i n e e r i n g ,   K a r u n y a   I n st i t u t e   o f   Te c h n o l o g y   a n d   S c i e n c e s,  C o i m b a t o r e ,   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   J u n   10 2 0 2 5   R ev is ed   Ap r   2 2 0 2 6   Acc ep ted   Ap r   23 2 0 2 6       Th is  p a p e p re se n ts   a   so ft - sw it c h e d   p a rti a l - p o we LL C   c o n v e rter  i n teg ra te d   with in   a   two - sta g e   p h o t o v o lt a ic  (P V)  a n d   g ri d - c o n n e c ted   sy ste m .   Th e   p ro p o se d   a rc h it e c tu re   c o m b in e th e   a d v a n tag e o re s o n a n t   o p e ra ti o n   a n d   p a rti a p o we p r o c e ss in g   t o   e n h a n c e   c o n v e rsio n   e fficie n c y   a n d   re d u c e   sw it c h in g   lo ss e s.  M a x imu m   p o we p o i n trac k in g   (M P P T)  is  a c h iev e d   th ro u g h   fre q u e n c y   m o d u lati o n   o th e   L LC  c o n v e rter,   wh il e   g r i d   sy n c h r o n i z a ti o n   is  m a in tai n e d   u s in g   a   t h re e - p h a se   v o lt a g e - o rien te d   c o n tro l   (VO C)  in v e rter.  S imu latio n   re su lt in   M ATLAB/S imu l in k   d e m o n stra te   sta b le  z e ro   v o lt a g e   sw it c h in g   (ZV S a n d   z e ro   c u rre n sw it c h i n g   (Z CS a c ro ss   a   wid e   irrad ian c e   ra n g e   (4 0 0 - 1 0 0 0   W/ m ² ),   e n a b li n g   th e   s y ste m   to   a c h iev e   p e a k   e fficie n c ies   a b o v e   9 8 % ,   wh ich   is  su p e ri o to   t y p ica tran sf o rm e rles a n d   i n terle a v e d   c o n v e rter  t o p o l o g ies   re p o rted   in   re c e n li tera tu re .   Th e   p ro p o se d   so ft - sw it c h e d   P P C L LC  a rc h it e c tu re   o ffe rs  a n   e ffi c ien a n d   sc a lab le  so lu ti o n   f o n e x t - g e n e ra ti o n   P g ri d   i n terfa c e b y   c o m b in i n g   re d u c e d   p r o c e ss e d   p o we r,   ro b u st   re so n a n o p e ra ti o n ,   a n d   h i g h - q u a li ty   g r i d   in teg ra ti o n .   K ey w o r d s :   Gr id   in teg r atio n   Gr id - tied   in v er te r   L L C   r eso n an t c o n v er ter   Ph o to v o ltaic    T h r ee - p h ase  in v er ter   T wo - s tag e   PV in v er ter     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 :   Seb in   Dav is   Ku r ich ip ar am b il   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 ,   Kar u n y I n s titu te  o f   T ec h n o lo g y   an d   Scien ce s   Kar u n y Nag a r ,   C o im b ato r e,   T am il Na d u   6 4 1 1 1 4 ,   I n d ia   E m ail:  s eb in d av is k @ g m ail. co m       1.   I NT RO D UCT I O N   Ach iev in g   h ig h - ef f icien c y   g r i d   in teg r atio n   in   p h o to v o ltaic  ( PV)   s y s tem s   r em ain s   m ajo r   ch allen g d u to   co n v er s io n   l o s s es  an d   l im ited   d y n a m ic  co n tr o in   ex is tin g   p o wer   elec tr o n ic  co n v er te r s .   Gr id - co n n ec ted   PV  s y s tem s   ar u s u ally   class if ied   as  eith er   s in g le - s tag or   two - s tag b ased   o n   th eir   p r o ce s s in g   s tag es ,   as   s h o wn   in   Fig u r e s   1 ( a)   an d   1 ( b ) ,   r esp ec tiv ely   [ 1 ] ,   [ 2 ] .   T h s in g le - s tag to p o lo g y   u s es  o n in v er ter   f o r   b o th   m ax im u m   p o wer   p o in t   tr ac k i n g   ( MPPT)   a n d   g r id   i n teg r ati o n ,   s ee n   as  th m o s r eliab le  an d   c o s t - ef f ec tiv e   s tr u ctu r [ 3 ] .   H o wev er ,   o p e r a tio n al  lim itatio n s   ar is d u to   th m in im u m   DC - lin k   v o ltag r eq u i r ed   f o r   g r id - co n n ec ted   in v er te r   o p er atio n   a n d   th e   r ated   v o ltag e   o f   s witch es,  im p o s in g   c o n s tr ain ts   o n   M PP T   o p er atio n s   [ 4 ] .   T wo - s tag s y s tem s   o v er co m th is   lim itatio n   th r o u g h   an   a d d i tio n al  DC DC   co n v er ter ,   wh i ch   im p r o v es  MPPT  r an g b u t in cr ea s es c o n d u ctio n   an d   s witch in g   l o s s es [ 5 ] ,   [ 6 ] .     An   ad d itio n al   s tag in   t h two - s tag co n f i g u r atio n   co n tr i b u tin g   to   lo s s es,  d esig n in g   t h is   ad d itio n al   co n v er s io n   s tag with   h ig h er   e f f icien cy   b e y o n d   9 8 % ,   a n d   le v er ag in g   an   en h an ce d   en er g y   o u tp u f r o m   MPPT ,   m in im izes  th im p ac o f   th p o wer   co n v er ter   o n   o v e r all  ef f i cien cy   [ 7 ] .   R ec en wo r k s   o n   tr an s f o r m er less   an d   m u ltil ev el  in v er ter   s y s tem s   h av im p r o v e d   p o wer   q u ality   b u h av n o ad eq u ately   ad d r ess ed   co n v er s io n   lo s s es  in   th D C - DC   s tag e.   T h er ef o r e,   th er ex is ts   r esear ch   g ap   in   d ev elo p i n g   s o f t - s witch ed ,   h ig h - ef f icien cy   DC - DC   co n v er ter   ar ch itectu r ca p a b le  o f   p r o ce s s in g   o n ly   f r ac tio n   o f   th t o tal  PV  p o wer   wh ile   m ain tain in g   ef f ec tiv e   MPPT  a n d   g r id   in teg r atio n   [ 8 ] .   T o   ad d r ess   th is ,   th p r esen wo r k   p r o p o s es  h al f - b r i d g Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n t J Po E lec  &   Dr i Sy s t     I SS N:   2088 - 8 6 9 4       Desig n   a n d   p erfo r ma n ce   ev a l u a tio n   o f a   s o ft - s w itch ed   p a r tia l - p o w er LLC     ( S eb in   Da vis  K u r ich ip a r a mb il )   1131   s er ie s   L L C   r eso n an co n v er ter   in teg r ated   b y   p ar tial  p o wer   p r o ce s s in g   ( PP C )   s tr u ctu r in   th DC - DC   s tag e.   T h d esig n   ac h iev es  s o f s witch in g   z e ro   v o lt a g e   sw it c h in g /z e ro   c u rre n sw it c h i n g   ( Z VS/ZCS )   an d   f r eq u e n cy - co n tr o lled   MPPT  wh ile  en s u r in g   ef f icien g r id   s y n c h r o n iz atio n   th r o u g h   v o ltag e - o r ien ted   co n tr o ( VOC)  in v er ter .   H o wev er ,   ex is tin g   P PC - LLC - b ased   PV  co n v er ter   ar ch itectu r es  d o   n o t   p r o v id e   an   im p r o v ed   s o lu tio n   th at  ac h iev es  s o f t - s witch in g   a cr o s s   wid ir r a d ian ce   v ar iatio n s   an d   en s u r es  s tab le   g r id   in t eg r atio n   th r o u g h   an   in v er ter   co n tr o l f r am ewo r k .   I n v er ter   c u r r en co n tr o is   cr u cial  as  it  s h o u ld   b co n d itio n e d   ac co r d in g   to   g r id   c o n d itio n s ,   in clu d in g   p h ase  s eq u en ce ,   p h ase  an g le ,   an d   to tal  h ar m o n ic  d is to r ti o n ,   as  p er   g r id   s tan d ar d s   [ 9 ] ,   [ 1 0 ] .   I n   g r id - co n n ec ted   PV  s y s tem ,   th v o ltag s o u r ce   in v er ter   ( VSI )   m a in tain s   th DC - lin k   v o ltag at   its   r ef er en ce   v alu e   b y   r eg u latin g   ac tiv an d   r e ac tiv p o wer   [ 1 1 ] .   Usi n g   s y n ch r o n o u s   d q   r e f er en ce   f r am with   Par k   tr an s f o r m atio n ,   th e   VOC  m e th o d   s y n ch r o n izes  th e   in v e r ter   o u tp u with   th e   g r id   [ 1 2 ] .   Alig n in g   th e   g r id   v o ltag v ec t o r   alo n g   t h d - ax is   allo ws  in d ep en d en t   co n tr o l   o f   ac tiv e   an d   r ea ctiv c u r r e n ts ,   en s u r in g   u n ity   p o wer   f ac to r   an d   s tab le  o p er at io n   [ 1 3 ] ,   [ 1 4 ] .   T h s tr u ctu r o f   th p ap er   is   as  f o llo ws:   i)   T h m o tiv atio n   an d   b ac k d r o p   ar p r esen te d   in   Sectio n   1 ;   ii)  Sectio n   2   e x p lain s   th d esig n   o f   th e   p ar tial  p o wer   p r o ce s s in g   u tili zin g   h alf - b r id g e   L L C   r eso n a n co n v er ter   an d   th MPPT  alg o r ith m iii)   Sectio n   3   d etails  th co n tr o s tr ateg y   f o r   th v o lt ag e - o r ien te d   co n t r o l   in v er ter   co n n ec ted   to   th g r id iv )   Sectio n   4   p r esen ts   s im u latio n   r esu lts   u n d er   v ar y in g   ir r ad ian ce   co n d itio n s ,   v er if y in g   s o f t - s witch in g ,   MPPT  ef f ec tiv e n ess ,   an d   g r id   s y n c h r o n izatio n ;   an d   v )   Sectio n   5   co n clu d es  with   k ey   f in d in g s   an d   p er f o r m a n ce   h ig h lig h ts .       ( a )     ( b )       Fig u r 1 .   PV  in v e r ter   co n f ig u r atio n s :   ( a)   s in g le - s tag e   an d   ( b )   two - s tag e       2.   P ARTI A L   P O W E CO NV E RT E AN M P P T   A L G O RIT H M   I n   f u ll  p o w er   c o n v er t e r   ( FP C )   s y s te m ,   b o t h   th DC - DC   an d   DC - AC   co n v e r t er   s ta g es   h a n d le   t h wh o le   p o we r   P s y s te m   th at   d eli v e r s   el ec t r i cit y   to   t h e   g r i d   [ 1 5 ] .   H o w e v e r ,   t h e   a d d iti o n al  s t a g e   i n tr o d u c es  ex t r c o n d u cti o n ,   s wit ch in g ,   a n d   m a g n eti l o s s es ,   w h i c h   r e d u c e   t h e   e f f ici en c y   o f   t h co n v er t er   al o n g   wi th   t h e   p o we r   h a n d li n g   ca p a cit y   o f   ea ch   c o n v er te r .   Pa r ti al - p o we r   p r o c ess i n g   ( PP P)   o p er ates   o n   t h p r in ci p le   t h a o n l y   f r a cti o n   o f   t h e   t o t al   p o we r   is   m a n a g ed   b y   DC - DC   c o n v e r t er ,   w h e r e as   t h e   m aj o r it y   o f   e n e r g y   t r a n s f e r s   d i r e ctl y   f r o m   t h e   s o u r ce   t o   t h e   o u tp u t   w it h o u t   u n d er g o i n g   p r o c ess i n g   [ 1 6 ] .   I n   a   s e r ies - c o n n ec t ed   p a r ti al - p o w e r   co n v e r te r   ( S - PP C ) ,   t h e   i n p u t s o u r ce   a n d   t h DC - DC   c o n v er t er ' s   o u t p u ar co n n e cte d   i n   s er ies  [ 1 7 ] ,   [ 1 8 ] .   Fo r   th S - PP C   co n v er ter ,   an   i s o lated   DC - DC   co n v er ter   s er v es  as  f u n d am en tal  cir c u it  c o m p o n en an d   is   c u s to m ized   f o r   its   s p ec if ic  o p er atio n al  r e q u ir em e n t s .   R eso n an co n v er ter s   b ased   o n   h ig h - f r e q u en c y   tr an s f o r m er s   d eliv er   en h a n ce d   ef f icien cy   ac r o s s   b r o ad   s p ec tr u m   o f   l o ad s   an d   o f f er   g alv a n ic  is o latio n ,   wh ich   m ak es it h ig h ly   s u itab le  f o r   th PP C   to p o lo g ies [ 1 9 ] .   T h o u tp u t v o ltag o f   th r eso n an t c o n v er ter   is   r eg u lated   b y   ad ju s tin g   its   s witch in g   f r eq u en cy .   S o f t - s w it c h e d   r es o n an t   c o n v e r t e r s   t y p i c a ll y   o f f e r   im p r o v e d   e f f i c i e n c y   c o m p a r e d   t o   h a r d - s w i t c h e d   DC / DC   t o p o l o g i es ,   a n d   t h e   a v a i la b i l i t y   o f   g a l v a n i c   is o l at i o n   e n a b l e s   t h e   h a l f - b r i d g s e r i es   L L C   t o   b e   p a r t i c u l a r l y   w e l l - s u i t e d   f o r   S - PP C   t o p o l o g i e s .   Z V S   a n d   Z C S   t e c h n i q u es   r e d u c e   t h e   s w it c h i n g   l o s s e s   o f   L L C   r e s o n a n t   c o n v e r t e r s ,   t h e r e b y   e n h a n c i n g   DC / DC   c o n v e r t e r   s t a g e   e f f i c i e n c y   [ 2 0 ] .       2 . 1 .     P ro po s ed  DC/DC  co nv er t er     T h p r o p o s ed   s tr u ctu r e   o f   t wo - s tag PV  s y s tem s   m ain ly   co n s is ts   o f   h al f - b r i d g e   s er ies  L L C   r eso n an co n v er ter   alo n g   with   PP C   to p o lo g y   in   th DC /DC   s tag e.   T h in p u is   co n n ec te d   in   s er ies  with   th s ec o n d ar y   s id o f   th HB   s er ies  L L C   r eso n an co n v er ter   f o r   th e   d ev elo p m en t   o f   PP C .   T h L L C   r eso n a n co n v er ter   h as  r eso n an ta n k   co n s is tin g   o f   C r   an d   L r ,   t h p r im ar y   r eso n an ca p ac ito r   an d   p r im ar y   r eso n a n in d u cto r ,   r esp ec tiv ely ,   an d   L m ,   th m ag n etizin g   in d u cto r .   I n   an   L L C   r eso n an c o n v er ter ,   th r eso n a n t   f r eq u e n cy   f r   o f   th r eso n an t ta n k   is   d eter m in e d   b y   ( 1 ) .     = 1 2   ( 1 )   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   2 0 8 8 - 8 6 9 4   I n t J Po E lec  &   Dr i Sy s t Vo l.  1 7 ,   No .   2 J u n e   20 2 6 :   1 1 3 0 - 1141   1132   Vo ltag g ain   ( G LLC )   o f   th L L C   r eso n an tan k   d e p en d s   o n   th q u ality   f ac t o r   ( Q e ) ,   r atio   o f   en tire   p r im ar y   i n d u ctan ce   to   r eso n a n in d u ctan ce   ( m ) ,   a n d   r atio   o f   s witch in g   f r e q u en c y   to   n o r m alize d   r eso n an t   f r eq u e n cy   ( f n ) .        = 2 ( 1 ) ( 2 1 ) 2 + 2 . ( 2 1 ) 2 . ( 1 ) 2 . 2   ( 2 )      =   ( 3 )     =   +   ( 4 )     =   ( 5 )     Kir ch h o f f ' s   laws  ar ap p lied   to   th S - PP C   co n f ig u r atio n ,   as  s h o wn   in   Fig u r e   2 ,   to   d et er m in th e   v o ltag g ain   o f   th p r o p o s ed   co n v er ter .   T h e   p o r tio n   o f   a ctiv p o wer   h a n d led   b y   th e   DC - DC   co n v er ter   co m p ar ed   with   th s o u r ce   in p u t p o wer   to   th DC - DC   s tag is   k n o wn   as th p a r tial p o wer   r atio   ( K pr )   as ( 6 ) .      =      ( 6 )     W h er e   V pv :   PV  ar r ay   o u tp u v o ltag e I conv :   c o n v e r ter   o u t p u cu r r en t I in :   PV  ar r a y   o u tp u cu r r en t ,   a n d   n   tr an s f o r m er   r atio .   T h HB - L L C   s er ies r eso n an t c o n v er ter   v o ltag g ain   G conv   ca n   b e   ex p r ess ed   as   ( 7 ) .      =    2   ( 7 )     T h p r o p o s ed   c o n v er te r   v o ltag g ain   ca n   b wr itten   as   ( 8 ) .        =  2   ( 8 )     T h v o ltag e   g ain   o f   th to tal  D C - DC   co n v er ter   s tag e,   th g l o b al  g ain ,   G v   ca n   b ex p r ess ed   as   ( 9 ) .     = 1 +  2   ( 9 )     T h b e h av io u r   o f   th e   v o ltag g ain   f u n ctio n   f o r   ch a n g in g   v al u es  o f   Q e   is   s h o wn   in   Fig u r 3 .   T h e   L L C   r eso n an c o n v er te r   o p er ates  with in   s p ec if ic  f r eq u en cy   r an g th at   is   p r im ar il y   d eter m in ed   b y   th e   r eso n a n f r eq u e n cy   ( f 0 )   a n d   th e   p ea k   g ain   f r eq u e n cy   ( f p ) .   T h c o n v er ter   ty p ically   o p er ates  a r o u n d   its   r eso n an t   f r eq u e n cy   to   m in im ize  s witch in g   lo s s es  an d   ac h ie v ze r o   v o l tag s witch in g   ( Z VS)   o v er   wid r an g o f   lo a d s   an d   in p u c o n d itio n s .   T h e   p ea k   g ain   o cc u r s   b etwe en   f p   an d   f 0 ,   a n d   th is   f r e q u en c y   r a n g e   ca n   v ar y   b ased   o n   lo ad   co n d itio n s   ( Q e )   an d   t h r atio   b etwe en   th m a g n eti zin g   in d u cta n ce   ( L m )   a n d   th p r im ar y   leak a g in d u ctan ce   L r .   Sin ce   Kp r   is   d ir ec tly   p r o p o r tio n al  to   th v o lt ag g ain ,   o p e r atio n   clo s to    =1   h elp s   to   k ee p   Kp r   v alu es  lo to   im p r o v o v er all  ef f icien cy   an d   r ed u ce   t h p o wer - h an d lin g   r e q u ir em e n o f   th e   PP C   s tag e.   L o wer   Kp r   v alu es  allo t h d c d s tag e   to   b e   d esig n e d   with   r ed u ce d   co n v er ter   s ize,   wh ile  also   en s u r in g   m in im al  r eso n an t - tan k   cu r r en t ,   d ev ice  s tr ess ,   an d   th er m al  lo ad in g .           Fig u r 2 .   Pro p o s ed   p ar tial p o wer   co n v er te r   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n t J Po E lec  &   Dr i Sy s t     I SS N:   2088 - 8 6 9 4       Desig n   a n d   p erfo r ma n ce   ev a l u a tio n   o f a   s o ft - s w itch ed   p a r tia l - p o w er LLC     ( S eb in   Da vis  K u r ich ip a r a mb il )   1133       Fig u r e   3 .   B eh av i o r   o f   th v o ltag g ain   f u n ctio n       2 . 2 .     M P P T   a lg o rit h m   Dep en d in g   o n   th e   s witch in g   f r eq u en c y ,   th e   L L C   r eso n a n ta n k   r u n s   in   eith er   b o o s o r   b u c k   m o d e.   I f   th co n v er ter   s witch in g   f r eq u en cy   is   h ig h er   th an   th e   r eso n an f r e q u en c y ,   th e   co n v er ter   f u n ctio n s   in   b u ck   m o d [ 2 1 ] .   C o n v er s ely ,   wh en   th s witch in g   f r eq u e n cy   is   lo wer   th an   th r eso n an f r e q u en cy ,   th co n v er ter   f u n ctio n s   in   b o o s m o d e.   MPPT  tr ac k in g   is   ac co m p lis h ed   b y   ad ju s tin g   th s witch in g   f r eq u en cy   to   ac h iev th e   m ax im u m   p o wer   f r o m   th DC - DC   s tag e.   B y   ad ju s tin g   th s witch in g   f r eq u en cy ,   t h MPPT  co n tr o ller   r aises   o r   lo wer s   th co n v er ter   g ain   in   r esp o n s to   v ar iatio n s   in   s o lar   ir r ad iatio n   i n   o r d er   to   ac h iev e   th n ew   m ax im u m   p o wer   p o in t.   I n te g r atio n   o f   f r eq u en c y - m o d u lated   MPPT  c o n tr o l   with in   th e   PP C L L C   co n v er ter   en a b les  s im u ltan eo u s   s o f t - s witch in g   a n d   p ar tial p o wer   p r o ce s s in g ,   c r ea tin g   u n iq u s y s tem   co n f ig u r atio n .   T h f lo wch ar o f   th p er tu r b   an d   o b s er v ( P& O)   m eth o d ,   illu s tr ated   in   Fig u r e   4 ,   b eg in s   b y   m ea s u r in g   th PV  v o ltag e,   V pv ( n ) ,   an d   th PV  cu r r en t,  I p v ( n ) ,   in   th n th   cy cle  to   d eter m in th PV  p o wer ,   P pv ( n ) .   Su b s eq u en tly ,   P pv ( n )   an d   V pv ( n )   a r c o m p ar e d   wit h   th e   PV  p o wer ,   P pv (n - 1 ) ,   a n d   th e   PV  v o ltag e,   V pv (n - 1 ) ,   f r o m   th p r ev io u s   c y cle.   T h er ef o r e,   th f r e q u en c y   p er tu r b atio n   Δ f s   is   ad ju s ted   t o   eith er   in cr ea s o r   d ec r ea s e.   Ap p ly i n g   a   s m all  p e r tu r b atio n   im p r o v es  tr ac k in g   a cc u r ac y   b u r ed u ce s   tr ac k in g   s p ee d .   On   th o th e r   h an d ,   u s in g   lar g p er t u r b ati o n   en h a n ce s   tr ac k in g   s p ee d   b u d ec r ea s es  tr ac k in g   ac cu r ac y .   T h er ef o r e,   o p tim al  p er tu r b atio n   is   ap p lied   b ased   o n   th to tal  PV p o wer .           Fig u r 4 .   Pro p o s ed   MPPT  alg o r ith m       Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   2 0 8 8 - 8 6 9 4   I n t J Po E lec  &   Dr i Sy s t Vo l.  1 7 ,   No .   2 J u n e   20 2 6 :   1 1 3 0 - 1141   1134   3.   T H RE E - P H ASE   I NV E RT E CO NT RO L   ST R AT E G Y   T h s ec o n d   s tag o f   th p r o p o s ed   two - s tag PV  s y s tem   u s es  s elf - co m m u tated   in v er ter   VSI   in   th p r o p o s ed   d esig n   f o r   p o wer   co n v er s io n   an d   o p tim izin g   co n tr o l.  I is   m an ag ed   u s in g   th V OC   m eth o d ,   wh ich   m o d els  th VSI   as  co n tr o lled   AC   v o ltag s o u r ce .   T h is   co n tr o s y s tem   u tili ze s   d o u b le - lo o p   co n tr o m o d e,   f ea tu r in g   an   i n n er   cu r r e n lo o p   f o r   r e g u latin g   b o th   ac tiv c u r r en ( I d )   an d   r ea ctiv e   cu r r e n ( I q )   an d   a n   o u ter   v o ltag lo o p .   T h co n tr o s tr at eg y ,   im p le m en ted   i n   th d q   s y n ch r o n o u s   r e f er en ce   f r am e,   s im p lifie s   co n tr o b y   co n v er tin g   g r id   m ea s u r e m en t s   in to   d ir ec c u r r en t   ( DC )   v a lu es.  T o   s y n c h r o n ize  in jecte d   cu r r e n ts   with   g r id   v o ltag es  an d   e n ab le  t h ab c - d q   tr an s f o r m atio n ,   a   p h ase - lo c k ed   lo o p   ( PLL )   e x tr ac ts   th e   cr u cial  p h ase  a n g le  o f   th g r id   v o ltag e.   T h is   d o u b le - lo o p   co n tr o s y s tem   with   p r o p o r tio n al - in teg r al  ( PI)   co n tr o ller s   r eg u lates  b o th   g r id   cu r r en an d   DC - lin k   v o ltag ( Vd c)   [ 2 2 ] .   T h o u ter   v o ltag lo o p   s tab ilizes  Vd c,   an d   its   o u tp u b ec o m es  th r ef er en ce   v alu f o r   ac tiv c u r r en ( I d ) .   T o   f u r t h er   s im p lify   c o n tr o o f   ac tiv a n d   r ea ctiv e   c u r r en ts   ( I d   an d   I q ) ,   f ee d - f o r wa r d   d ec o u p lin g   s t r ateg y   is   im p lem en ted .   No tab ly ,   s ettin g   th r ea ctiv cu r r en r ef er en ce   ( I q )   to   ze r o   en s u r es th g r id   in v er ter   o p er ates a t u n ity   p o wer   f ac to r   ( PF ) .     3 . 1 .     M o dellin g   o f   t he  t hree - ph a s VS I   C o n s id er in g   ac ce s s   to   th e   p o wer   g r id   th r o u g h   an   R L   f ilter   ( R   L )   as  s h o wn   i n   Fig u r e   5 ,   th e   f o llo win g   eq u atio n s   d escr ib t h g r id   i n v er ter   v o ltag es a s   ( 1 0 ) .      =  + +       =  + +       =  + +    ( 1 0 )     W h er “V ga ,   V gb ,   V gc ”,   “i a ,   i b ,   i c , ”  an d   “V ia ,   V ib ,   V ic ”  ar g r id   v o ltag e,   in v er ter   cu r r en t,  a n d   in v er te r   v o ltag e ,   r esp ec tiv ely .   B y   ap p ly in g   th e   d - q   tr an s f o r m atio n ,   th e   m at h em atica m o d el  o f   th g r i d   in v er ter   in   th d - s y n ch r o n o u s   r ef e r en ce   f r am ca n   b o b tain ed   as ( 11 ) .      =  +  +       =  + +  +    ( 1 1 )     Fo r   p o wer   ca lcu latio n s ,   th g r id - s id ac tiv an d   r ea ctiv p o wer   eq u atio n s   ex p r ess ed   in   s p ac v ec to r   f o r m   ar e   g iv en   b y   ( 1 2 ) .     = 3 2 ( + )     = 3 2 ( )   ( 1 2 )     T h d ir ec t   co m p o n e n ts   o f   th e   g r id   v o ltag e   an d   cu r r en t   ar r ep r esen ted   b y   V d   an d   I d ,   r es p ec tiv ely ,   wh ile   V q   an d   I q   d e n o te  th q u ad r at u r c o m p o n en ts   o f   th g r id   v o ltag an d   cu r r en t.  As th s y s tem   h as to   o p er ate  at  u n ity   p o wer   f ac to r   in   n o r m al  co n d i tio n s ,   p o wer   l o s s es  ca n   b n e g lecte d .   T h e n ,   V q   is   ze r o   f o r   b alan ce d   s y s tem .   T h u s ,   th eq u atio n s   b ec o m ( 1 3 ) .     = 3 2 ( )     = 3 2 ( )   ( 1 3 )     3 . 2 .     G rid inv er t er   co ntr o l st ra t eg y   Ma in tain in g   co n s tan DC - lin k   v o ltag en s u r es  o p tim al  p o wer   tr an s f er   f r o m   th DC   s id to   th AC   s id e,   co n f ir m in g   ef f icien o p er atio n   [ 2 3 ] .   T h is   ap p r o ac h   i s   wid ely   u s ed   in   PV  s y s tem s   with   co n tin u o u s   p o wer   s u p p ly   f r o m   PV  ar r a y s ,   g u ar an teein g   m ax im u m   p o wer   d eliv er y   to   t h lo ad .   I n   g r i d - tied   ap p licatio n s ,   th DC - lin k   v o ltag m u s b e   h ig h er   th an   th e   p ea k   g r id   v o ltag to   f ac ilit ate  p r o p er   p o wer   in jectio n   [ 2 4 ] .   Acc o r d in g   to   th e   in s tan tan eo u s   p o wer   t h eo r y ,   a   lo s s less   p o wer   co n v er te r   m u s b alan c in p u t   an d   o u tp u t   p o wer ,   en s u r in g   ef f icien t e n er g y   co n v er s io n .     I n p u t D C   p o wer   Ou tp u t A C   p o wer         = 3 2 ( + )   ( 1 4 )   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n t J Po E lec  &   Dr i Sy s t     I SS N:   2088 - 8 6 9 4       Desig n   a n d   p erfo r ma n ce   ev a l u a tio n   o f a   s o ft - s w itch ed   p a r tia l - p o w er LLC     ( S eb in   Da vis  K u r ich ip a r a mb il )   1135   B y   alig n in g   th e   d q   r ef er e n ce   f r am e’ s   r o tatio n al  s p ee d   with   th g r id   f r eq u e n cy ,   t h tr a n s f o r m ed   v ar iab les  r em ain   s tead y   in   a   s tab le  s tate,   s tr ea m lin in g   c o n tr o ller   im p lem en tatio n .   T h is   s y n ch r o n izatio n   is   ac co m p lis h ed   th r o u g h   PLL ,   wh ich   tak es  an   alter n atin g   g r id   v o ltag as  in p u a n d   p r o d u ce s   th p h ase  an g le  n ec ess ar y   f o r   a b c - to - d q   co n v er s io n .   Ass u m in g   th at  th P L L   ac cu r ately   tr ac k s   th o u t p u v o ltag e   v ec to r ,   alig n in g   th e   d - a x is   o f   th s y n ch r o n o u s   d q   r ef er en ce   f r a m s u ch   th at   Vq =0 ,   th tr a n s f er   f u n ctio n s   ca n   b e   d er iv ed   [ 2 5 ] .   T h ese  tr an s f er   f u n ctio n s   r ep r esen th e   r elatio n s h ip   b etwe en   th e   DC - lin k   v o ltag o u t p u t,   r ea ctiv e   p o wer ,   an d   th d - ax is   cu r r en t.  T h ey   ca n   b ex p r ess ed   as ( 1 5 ) :      ( ) ( ) = 3 2 ( )      ( 1 5 )     T h er ex is ts   an   in ter ac tio n   b etwe en   th d - ax is   an d   q - ax is   co m p o n e n ts ,   wh ich   ca n   im p ac th co n tr o ller s   d y n am ic  r esp o n s e.   T o   en h an ce   p er f o r m an ce ,   it  is   cr u cial  to   elim in ate  th is   cr o s s - co u p lin g   ef f ec t.   f ee d f o r war d   c o m p en s atio n - b ased   d ec o u p lin g   s tr ateg y   ca n   b im p lem en ted   to   ac h iev i n d ep en d en co n tr o o f   b o t h   ax es   T h cr o s s - co u p lin g   ca n   b e   d ec o u p led   b y   ( 4 ) .   Hen ce ,   th d - a x is   cu r r e n ts   id   a n d   q - a x is   cu r r en ts   iq   ca n   b co n tr o lled   in d e p en d en tly   b y   r ef er e n ce   cu r r en id *   an d   iq * ,   r esp ec tiv ely .   As  r e s u lt,  PI  co n tr o ller s   ar e   em p lo y ed   to   en s u r e   r a p id   d y n am ic  r esp o n s wh ile  m ai n tain in g   ze r o   s tead y - s tate  er r o r .   As  r esu lt,  PI   co n tr o ller s   ar im p lem e n ted   to   p r o v i d f ast  d y n am ic  r esp o n s an d   elim in ate  s tead y - s tate  er r o r s .   T h e   tr an s f er   f u n ctio n   o f   th g r id - c o n n ec ted   VSI   ca n   b e x p r ess ed   as ( 1 6 ) .     ( ) = 1 ( + 1 ) (  +   ( 1 6 )     Fo r   p r ec is an d   r a p id   t r ac k in g   o f   th c u r r e n s ig n al,   t h c u r r en l o o p   m u s ex h ib it  s tr o n g   p e r f o r m an ce .   Fo r     R   =   0 . 1   Ω,  L   =   3   m H,   T s   0 . 1 6 7   ms ,   an d   d esig n   is   b ased   o n   th s y s tem   ty p 1   f o r   d am p in g   r atio   o f   0 . 7 0 7   to   en s u r o p tim al  s tab ilit y   an d   r e s p o n s e,   th tr an s f er   f u n ctio n   o f   th PI  co n t r o ller   is   g iv en   b y   ( 1 7 ) .      ( ) = 9 8 . 95 1   ( 1 7 )           Fig u r 5 .   PV in v e r ter   co n tr o l a lg o r ith m       4.   SI M UL A T I O R E S UL T AND  DIS CUSS I O N   T h p r o p o s ed   PV  g r id - c o n n ec ted   s y s tem   was  s im u lated   in   MA T L AB /Si m u lin k   to   v er if y   t h e   p er f o r m an ce   o f   th c o n v e r ter   ar ch itectu r e,   with   s p ec ial  f o cu s   o n   th DC - DC   s tag e.   T h DC - DC   co n v er ter   em p lo y s   h alf - b r id g e   s er ies  L L C   r eso n an to p o lo g y   in teg r ated   with   PP C ,   d esig n ed   to   o p er ate  u n d er   s o f t - s witch in g   co n d itio n s .   T h e   s ch em atic  d iag r am   o f   th m o d el  u s ed   f o r   th e   s im u latio n   s tu d y   is   s h o wn   in   Fig u r e   6 .   T h is   s tag p lay s   cr u cial  r o le  in   b o th   ef f icien en e r g y   c o n v er s io n   a n d   s u cc ess f u MPPT  im p lem en tatio n ,   m ak in g   it  ce n tr al  to   th o v er al s y s tem   p er f o r m a n ce .   T h P& m eth o d   is   im p lem e n ted   i n   r ea l - tim to   a d ju s t   th o p er atin g   f r eq u en cy   s u c h   th at  th PV  p an el  co n s is ten tly   o p er ates  at  o r   n e ar   its   m ax im u m   p o wer   p o in t,   d esp ite  v ar iatio n s   in   ir r a d ian c e.   two - s tag PV  in v er ter   with   th r ee - p h ase  VSI   g r i d - co n n e cted   in v er ter   in   t h DC - AC   s t ag e ,   an d   a   h alf - b r id g s er ies  L L C   r eso n an co n v er ter   with   PP C   to p o l o g y   in   th f ir s s tag is   m o d e lled   in   th is   s ec tio n .   s im u latio n   s tu d y   is   co n d u ct ed   in   th m o d el  b ased   o n   t h th eo r etica b asis   o f   an aly s is   d o n in   th p r ev io u s   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   2 0 8 8 - 8 6 9 4   I n t J Po E lec  &   Dr i Sy s t Vo l.  1 7 ,   No .   2 J u n e   20 2 6 :   1 1 3 0 - 1141   1136   ch ap ter s .   I n   o r d er   to   ac co m p l is h   th p r o p o s ed   two - s tag g r id - co n n ec ted   in v er ter   with   a   p o wer   ca p ac ity   o f     1 0 0   k W ,   th PV  s y s tem   ar r ay   co n s is ts   o f   1 8   p ar allel  s tr in g s   an d   1 8   PV  m o d u les  co n n e cted   in   s er ies.  T h e   m ain   p ar a m eter s   o f   t h s elec ted   PV  p an el  a r s h o wn   in   T ab le  1 .   W aa r ee   E n er g ies  W SM - 3 1 5   m o d el  PV   m o d u le  was  s elec ted   f r o m   M AT L AB /Si m u lin k   to   r ea lize  th 1 0 0   k W   PV  ar r ay   s y s tem   f o r   th e   s im u latio n   en v ir o n m en t.           Fig u r e   6 .   Sch em atic - d iag r am   o f   g r id   co n n ec ted   v o ltag s o u r ce   in v er ter       T ab le  1 .   PV m o d u le  m ain   p ar a m eter s   P a r a me t e r o f   t h e   P V   m o d u l e   V a l u e   N o mi n a l   m a x i m u p o w e r   ( P ma x )   3 1 5   W   O p t i mu m   o p e r a t i n g   v o l t a g e   ( V m p )   3 5   V   O p t i mu m   o p e r a t i n g   c u r r e n t   ( I mp )   9   A   O p e n   c i r c u i t   v o l t a g e   ( V o e )   4 3   V   S h o r t   c i r c u i t   c u r r e n t   ( l sc)   9 . 7 7   A   N o   o f   c e l l   7 2   N o s       1 0 0 k W   h alf - b r id g e   L L C   r eso n an co n v er ter   is   im p lem en ted   as  p ar t   o f   s er ies  p ar tial  p o wer   co n v er ter   ( SP PC )   to p o lo g y ,   w ith   tr an s f o r m e r   o f   1 :1   tu r n s   r atio   an d   o p er atin g   o v e r   s witch in g   f r eq u en cy   r an g o f   7 2 k Hz  to   1 2 0 k Hz.   T h r eso n an t f r eq u e n cy   is   s et  at  1 2 0 k Hz  to   en a b le  s o f s witch in g ,   en s u r in g   Z VS   f o r   th p r im a r y   s witch es  an d   Z C f o r   th s ec o n d ar y   r ec t if ier .   T h r eso n an tan k   co n s is ts   o f   r eso n an ca p ac ito r      o f   3 8 0 n F,  r eso n an in d u cto r      o f   ap p r o x im ately   4 . 6 3 µH ,   an d   m ag n etiz in g   in d u ctan ce      o f   2 3 . 1 5 µH ,   m ain tain i n g   an    /    r atio   o f   5 .   T h c o n v e r ter   o p er ates  with   a   v ar iab le   s witch in g   f r eq u e n cy   to   im p lem en MPPT,   wh ile  th o u tp u DC   b u s   v o ltag is   r eg u l ated   at  6 0 0 th r o u g h   th e   v o lt ag co n tr o lo o p   o f   th g r id - tied   in v er ter .   T h g r i d - tied   in v er ter   d esig n   p a r am e ter s   lis ted   in   T ab le  2   ar e   ap p lied   to   th e   DC /AC   s tag o f   t h s im u latio n .   T h e   MA T L AB   b lo ck s   u s ed   in   s im u latio n   s tu d ies  o f   th e   ab o v t o p o lo g y   a n d   co n tr o ar e   s h o wn   in   Fig u r 7 .   T h s im u latio n   was  co n d u cted   u n d er   d if f e r en ir r a d ian ce   c o n d itio n s 4 0 0 ,   6 0 0 ,   8 0 0 ,   a n d   1 0 0 0   W /m ².   I n   all  ca s es,  th L L C   co n v e r ter   was  ab le  to   d y n am ically   ad ju s its   f r eq u en c y   to   en s u r o p tim al  p o wer   ex tr ac tio n .   T h MPPT  also   s h o ws  f ast  co n v er g en ce ,   s ettlin g   to   th n ew  o p er atin g   p o in with in   ap p r o x im ately   8 1 2   m s   d u r in g   i r r ad ian ce   c h an g es.  T h co n v er ter   m ai n tain s   s tab le  o u tp u at  6 0 0   D C ,   wh ich   is   f ed   in to   th DC - lin k   ca p ac ito r   an d   s u b s eq u en tly   in to   th th r ee - p h ase   in v er ter .   T h ap p lied   ir r ad ian ce ,   alo n g   with   th o u tp u ac tiv an d   r ea ctiv p o wer   f ed   to   th g r id ,   is   s h o wn   in   Fig u r 8 .   T h ef f ec tiv o p er atio n   o f   th v o ltag e   co n tr o ller ,   wh ich   h elp s   to   m ain tain   th DC   b u s   v o ltag a 6 0 0   an d   th u s   en s u r es   th m ax im u m   p o wer   av ailab le  in   th PV  ar r ay ,   is   a ls o   v is ib le  in   Fig u r 7 .   k e y   ad v an tag o f   th L L C   to p o lo g y   in   th is   s y s tem   is   its   ab ilit y   to   o p er ate  u n d er   s o f s witch in g   ac r o s s   wid in p u p o wer   r an g e .   T h r eso n a n in d u cto r   c u r r e n ( I r an d   m ag n etizin g   c u r r en t   ( I m )   wav ef o r m s   wer s h o wn   in   Fig u r e   9   at  ea ch   ir r ad ian ce   lev el.   T h r esu lts   co n f ir m   th at  Z VS   f o r   th e   p r im ar y   s witch es  an d   Z C f o r   th s ec o n d ar y - s id r ec tifie r s   wer c o n s is ten tly   ac h iev ed .   So f s witch in g   w as  m ain tain ed   e v en   u n d er   l o ir r ad ia n ce   ( 4 0 0   W /m ²) ,   d em o n s tr atin g   th e   r o b u s tn ess   o f   th e   d esig n .   T h s y s tem   was  test ed   f o r   tem p er atu r e   v ar iatio n s   ( 2 5 6 0   ° C )   an d   ± 2 0 %   lo ad   ch an g es,  m ain tain in g   Z VS/ZCS   o p er atio n   a n d   DC - lin k   v o ltag s tab ilit y   with in   ± 2 % o f   t h r ef er en ce .   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n t J Po E lec  &   Dr i Sy s t     I SS N:   2088 - 8 6 9 4       Desig n   a n d   p erfo r ma n ce   ev a l u a tio n   o f a   s o ft - s w itch ed   p a r tia l - p o w er LLC     ( S eb in   Da vis  K u r ich ip a r a mb il )   1137   T ab le  2 .   Par am eter s   o f   th g r i d - co n n ec ted   th r ee - p h ase   in v er ter   P a r a me t e r   V a l u e   G r i d   l i n e   v o l t a g e   4 0 0   V   G r i d   f r e q u e n c y   5 0   H z   DC - l i n k - v o l t a g e   6 0 0   V   D C   b u c a p a c i t a n c e     0 . 2 2 F   F i l t e r   i n d u c t o r   0 . 1   mH   F i l t e r   r e s i st a n c e   0 . 2   m Ω   S w i t c h i n g   f r e q u e n c y   2   k H z   P I   p a r a met e r   o f   t h e   c u r r e n t   l o o p   K p   =   0 . 3 ,   K i   =   2 0   P I   p a r a met e r   o f   t h e   v o l t a g e   l o o p   K p   =   2 ,   K i   =   4 0 0           Fig u r e   7 .   PV g r i d - co n n ec ted   s y s tem   with   p ar tial - p o wer   L L C   co n v er te r   s im u lated   u s in g   M AT L AB   Simu lin k           Fig u r e   8 .   Simu latio n   r esp o n s o f   p o wer   an d   DC   b u s   v o ltag f o r   v a r y in g   ir r ad ian ce   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   2 0 8 8 - 8 6 9 4   I n t J Po E lec  &   Dr i Sy s t Vo l.  1 7 ,   No .   2 J u n e   20 2 6 :   1 1 3 0 - 1141   1138   At  1 0 0 0   W /m ²,   th co n v er te r   ac h iev ed   p ea k   ef f icien c y   o f   9 8 . 3 2 %.  No tab ly ,   e v en   at  r ed u ce d   ir r ad ian ce   lev els  o f   8 0 0 ,   6 0 0 ,   an d   4 0 0   W /m ²,   th ef f icien cie s   r em ain ed   h ig h 9 8 . 2 9 %,  9 8 . 3 4 %,  an d   9 7 . 8 6 %,  r esp ec tiv ely .   T h e   DC DC   s ta g u s in g   t h h alf - b r id g L L C   r eso n an c o n v e r ter   with   PP C   ac h iev ed   h ig h er   ef f icien cy   o f   9 8 . 1 9 9 . 3 %,  wh ile  th DC AC   s tag em p lo y i n g   th e   th r ee - p h ase  VSI   m ain t ain ed   an   ef f icien c y   r an g o f   9 8 . 0 9 8 . 9 %.  I n   th ca s o f   1 0 0 0   W /m ²  an d   2 5   °C ,   th PV  ar r ay   s u p p lies   ab o u 1 0 1   k W   DC ,   f r o m   wh ich   th in v e r ter   d eliv er s   9 9 . 3   k W   AC   to   th g r i d .   On l y   2 4 . 6   k W   is   p r o ce s s ed   b y   th PP C L L C   s tag e   ( 2 5 . 9 o f   to tal  p o wer ) ,   y et  th co n v er ter   m ain tain s   s o f s witch in g   a n d   ac h iev es  u p   to   9 9 . 3 ef f icien cy ,   d u e   to   lo wer   s witch in g   lo s s es.  T h e   PP C   ar ch itectu r co n tr ib u tes s ig n if ican tly   to   th is   r esu lt  b y   en s u r in g   th at  o n l y   p o r tio n   o f   th t o tal  p o wer   f lo ws  th r o u g h   th e   h ig h - f r e q u en c y   s witch in g   s tag e,   t h er eb y   r e d u cin g   co n d u ctio n   lo s s es  an d   im p r o v in g   s y s tem - lev el  ef f icien c y .   T h th r ee - p h ase  v o ltag e   s o u r ce   in v e r ter   ( VSI )   f o r m s   t h e   s ec o n d   s tag o f   th s y s tem   an d   is   u s ed   f o r   g r id   in teg r atio n .   I o p er ates  u n d er   VOC  s ch em th at  en s u r es   s y n ch r o n izatio n   with   th g r id   an d   m ain tain s   u n ity   p o wer   f ac to r .           Fig u r e   9 .   Key   o p er ati o n   wav ef o r m   o f   th L L C   at  d if f e r en t ir r ad ian ce   lev els         Simu lated   wav ef o r m s   at  t h p o in t   o f   co m m o n   co u p lin g   ( PC C )   s h o well - s h ap ed   s in u s o id al   v o ltag es  an d   c u r r en ts ,   with   m in im al  d is to r tio n ,   as   s h o wn   in   Fig u r e   10 .   T h e   g r id   r ec eiv es  ac tiv p o wer   ef f icien tly ,   with   r ea ctiv p o w er   n ea r   ze r o   u n d er   all  ir r ad ia n ce   lev els.  Po wer   wav e f o r m s   f u r th er   v alid ate  th at  th s y s tem   r esp o n d s   ef f ec tiv ely   to   ch an g es  in   ir r ad ian ce .   T h e   MPPT  lo o p   q u ick ly   ad ap ts   to   v a r iatio n s ,   en s u r in g   m in im al  m is m atch   b etwe en   PV  g en er atio n   an d   g r id   p o wer   o u tp u t.  T h co m b in ed   p er f o r m an ce   o f   th L L C - PP C   co n v er ter   an d   th in v e r ter   d em o n s tr ates  th at  th p r o p o s ed   to p o lo g y   ca n   m ain tain   h ig h   ef f icien cy ,   r eliab le  g r id   in ter f ac e,   an d   ex ce llen p o wer   q u al ity .   Fig u r e   1 1   p r esen ts   th h ar m o n ic  s p ec tr u m   o f   th in v er ter   o u tp u cu r r en t,  s h o win g   T HD  o f   2 . 4 5 %,  w h ich   is   n o o n ly   well  with in   th I E E E   1 5 4 7   g r id   in ter co n n ec tio n   lim it.           Fig u r e   1 0 .   I n jecte d   g r id   v o ltag es a n d   cu r r e n ts   u n d e r   v ar y in g   ir r ad ian ce   1000  W   m   2 800  W   m   2 600  W   m   2 400  W   m   2 Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n t J Po E lec  &   Dr i Sy s t     I SS N:   2088 - 8 6 9 4       Desig n   a n d   p erfo r ma n ce   ev a l u a tio n   o f a   s o ft - s w itch ed   p a r tia l - p o w er LLC     ( S eb in   Da vis  K u r ich ip a r a mb il )   1139       Fig u r e   1 1 .   Har m o n ic  an aly s is   o f   in v e r ter   o u t p u t c u r r en t u s in g   FFT       T h p r o p o s ed   s y s tem   h as  b e en   d esig n e d   with   a   p r ac tical ly   im p lem en ta b le  s witch in g   f r eq u e n cy   r an g e,   a n d   t h co n tr o alg o r it h m   is   s u itab le  f o r   r ea l - tim e   e x ec u tio n   o n   d ig ital  co n t r o p l atf o r m s   s u ch   as  DSP  o r   FP GA.   T ab le  3   [ 2 4 ] - [ 2 6 ]   c o m p ar es  th e   p r o p o s ed   PP C L L C   co n v er ter   with   ad v a n ce d   MPPT  an d   in v er te r   co n tr o m et h o d s ,   s h o win g   its   clea r   ad v a n tag es  in   ef f icien c y   an d   o v er all  p er f o r m an ce .   T h p r o p o s ed   PP C L L C   co n v er te r   ac h iev ed   p ea k   ef f icie n cy   o f   9 8 . 3 2 at   1 0 0 0   W /m ²,   wh ich   is   h i g h er   th an   v alu es  r ep o r ted   f o r   tr an s f o r m er less   PV  in v er ter s   ( 9 7 9 8 %)  [ 2 4 ] )   an d   co m p ar ab le  to   h ig h - f r e q u en c y   GaN - b ased   r eso n an t   co n v er ter s   ( 9 8 9 9 %   [ 2 7 ] )   w h ile  u s in g   o n l y   s ilico n   d ev ic es.  I n ter leav e d   DC DC   co n v er ter b ased   s y s tem s   ty p ically   r ep o r 9 7 9 8 ef f ic ien cy   [ 2 8 ] ,   in d icatin g   t h at  th PP C L L C   ar ch itectu r p r o v id es  m ea s u r ab le  im p r o v em e n o f   1 1 . 3 o v er   co n v en tio n al  s ilico n - b ased   to p o lo g ies.  T h PP C L L C   ar ch itectu r is   s ca lab le  to   MW - lev el  PV   s y s tem s   th r o u g h   in teg r atio n   o f   co n v er ter   u n its   an d   p ar allel  o p er atio n   o f   in v er ter   s tag es,  en ab lin g   h ig h   ef f icien cy   a n d   s o f t - s witch in g   p er f o r m a n ce   at  h ig h er   p o wer   lev els.       T ab le  3 .   C o m p a r ativ ev alu ati o n   o f   PP C L L C   co n v er ter   M o d e l   M P P r e s p o n s e   t i m e   Ef f i c i e n c y   ( %)   TH D   ( %)   C o n t r o l   c o m p l e x i t y   S y st e c o s t   V O C   +   A N N   M P P [ 2 4 ]   5 1 2   ms   97 9 8 %   2 3%   H i g h   M e d i u m H i g h   P r e d i c t i v e   c o n t r o l   ( M P C )   +   I n c - C o n d   [ 2 5 ]   10 2 0   ms   94 9 6 %   1 . 5 3%   V e r y   h i g h   H i g h   P r e d i c t i v e   c o n t r o l   +   F u z z y   M P P T   [ 2 6 ]   10 1 5   ms   95 9 7 %   1 2 . 5 %   V e r y   h i g h   H i g h   P r o p o se d   m e t h o d   P P C LL C   +   V O C   8 1 2   ms   9 8 . 3 %   2 -   3%   M e d i u m   Lo w M e d i u m       5.   CO NCLU SI O N   h ig h - ef f icien cy   two - s tag e   PV  g r id - c o n n ec te d   s y s tem   is   p r esen ted ,   in teg r ati n g   a   Half - B r i d g Ser ies  L L C   r eso n an co n v er ter   with   PP C   to   en ab le  s o f s witch i n g   an d   f r eq u en cy - b ased   MP PT,   wh ile  VOC - co n tr o lled   v o ltag e   s o u r ce   in v er ter   en s u r es  s tab le  g r id   i n teg r atio n .   T h e   co n v er ter   c o n s is ten tly   ac h iev es   Z VS/ZCS   ac r o s s   wid ir r ad ian ce   r an g e ,   r ed u cin g   s witch in g   lo s s es a n d   im p r o v i n g   o v er all   ef f icien cy ,   a n d   th e   co m b in ed   MPPT VOC  f r am ewo r k   m ain tain s   r ap id   p o wer   tr ac k in g ,   DC - lin k   s tab ilit y ,   an d   u n ity   p o wer   f ac to r   d u r in g   g r id   o p e r atio n .   T h n o v elty   o f   th is   wo r k   lies   in   u n if y in g   p ar tial  p o wer   p r o ce s s in g ,   r eso n an t   s o f s witch in g ,   an d   f u lly   m o d ele d   g r i d - in teg r atio n   s tr ateg y   wit h in   a   s in g le  s y s tem - lev el  a r ch itectu r e.   Ho wev er ,   th s tu d y   is   lim ited   to   s im u la tio n ,   an d   h ar d war e   v alid atio n ,   as  well  as  d etailed   th er m al  a n d   s tr ess   an aly s is ,   r em ain   f o r   f u t u r in v esti g atio n .   Fu tu r r esear ch   will  f o cu s   o n   ex p er im e n tal  im p lem en tatio n ,   ad ap tiv MPPT  s tr ateg ies,  an d   ex p an d ed   g r id - s u p p o r f u n ctio n s   s u ch   as  L VR T   ca p ab ilit y .   Ov er all,   th PP C L L C   ar ch itectu r e   d em o n s tr ates  s tr o n g   p o te n tial  as  s ca lab le  an d   h ig h - ef f icien cy   s o lu tio n   f o r   n ex t - g en er atio n   PV  g r id   in ter f ac es.       Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.