I nte rna t io na l J o urna l o f   P o wer   E lect ro nics   a nd   Driv e  S y s t em   ( I J P E DS)   Vo l.  1 7 ,   No .   3 ,  Sep tem b er   20 2 6 ,   p p .   1 8 8 5 ~ 1 9 0 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 3 . p p 1 8 8 5 - 1 9 0 1           1885       J o ur na l ho m ep a g e :  h ttp : //ij p e d s . ia esco r e. co m   Ana ly tical desig n,  mo delling  and si mula tion o f  a n L LC reso na nt  co nv erte r  for a n e lectr ic  vehicle a u x ilia ry  power mo d ule       M o ha m a d Af f a n M o hd   No h 1 ,   J a cques   J uicy   P a t urea u Ra v ina 1 ,   Siv a k u m a r  Siv a nes a n 1 ,   H a f izul Az izi  I s m a il 1 ,   Ali A k ba r  F iro o zi 2   1 S c h o o l   o f   E n g i n e e r i n g ,   A si a   P a c i f i c   U n i v e r si t y   o f   Te c h n o l o g y   a n d   I n n o v a t i o n ,   K u a l a   L u mp u r ,   M a l a y s i a   2 F a c u l t y   o f   En g i n e e r i n g   &  Te c h n o l o g y ,   U n i v e r s i t y   o f   B o t sw a n a ,   G a b o r o n e ,   B o t sw a n a       Art icle  I nfo     AB S T RAC T   A r ticle  his to r y:   R ec eiv ed   Au g   1 3 ,   2 0 2 5   R ev is ed   Feb   1 0 ,   2 0 2 6   Acc ep ted   J u l 8 ,   2 0 2 6       Th is  p a p e r   p re se n ts   a n   a n a ly ti c a l  d e si g n ,   m o d e ll in g ,   a n d   sim u latio n   o f   a n   LL C  re so n a n t   c o n v e rter  f o r  a n   e lec tri c   v e h icle   a u x il iary   p o w e r  m o d u le   (APM ).   Th e   w o rk   c o n tri b u tes   a   c o m p lete   LL C‑f o c u se d   wo r k flo w   th a t  sta rts   fro m   d e sig n   s p e c ifi c a ti o n s   a n d   p r o c e e d s  th r o u g h :   i)   R e so n a n t‑ tan k   se lec ti o n   u sin g   n o rm a li z e d   g a in – fre q u e n c y   m a p s  to   c h o o se   t h e   i n d u c tan c e   ra ti o     a n d   a   q u a l it y   fa c to r    with   so f t‑ sw it c h in g   in   m in d ;   ii )  T ra n sfo r m e r  siz in g   fro m   c o re   d a ta   a n d   l o s s  li m it s ;   a n d   ii i)   S m a ll ‑sig n a l‑ b a se d   P I   c o n tro ll e r  tu n in g   th o se   a c c o u n t s   fo r  th e   p la n t’s  in h e re n t  i n v e r sio n .   T h e   wo rk fl o w  is  imp lem e n ted   a n d   v a li d a ted   in   M ATLAB  S imu l in k   a n d   P LE CS   fo r  i n p u t   v o lt a g e s   o f   2 3 5 - 2 6 5   V   a n d   l o a d   lev e ls  fr o m   1 0 %   to   1 0 0 % .   Th e   c o n v e rter  a c h iev e s  a   p e a k   e fficie n c y   o f  9 8 . 1 %   with i n   a n   8 0 . 6 - 1 2 8 . 3   k Hz   sw it c h in g   ra n g e ,   f u ll ‑l o a d   e fficie n c y   o f   9 3 . 5 % ,   a n d   a b o u t  ± 1 %   o u t p u t   v o lt a g e   re g u lati o n .   Th e   c o n tro l ler  m a in tain s  s tab le  o u tp u t  se tt li n g   ti m e s  o f   0 . 4 2 - 0 . 4 4   m s  d u rin g   1 0 0 %   to   8 0 %   lo a d   ste p s  a n d   th e   re v e rse   tran siti o n .   At   th e   h ig h e st  in p u t  v o lt a g e ,   t h e   sw it c h in g   fre q u e n c y   d rift s  b e y o n d   th e   in ten d e d   ra n g e ,   wh ic h   i n d ica tes   a   c lea r  targ e t  fo r  c o n tr o ll e r  re fin e m e n t  in   f u tu re   wo rk .   Th e   re su lt s  sh o w  t h a t  th e   p ro p o se d   a n a ly t ica l  wo rk fl o w  is  p ra c ti c a l  fo r   d e sig n i n g   LL C  c o n v e rters   th a t  m e e t  APM   e fficie n c y   a n d   re g u latio n   g o a ls,   with   c ro ss ‑p latf o rm   sim u lati o n   p r o v i d i n g   c o n siste n t   e v i d e n c e   o f  p e rfo rm a n c e .   K ey w o r d s :   An aly tical  d esig n   Au x iliar y   p o wer   m o d u le   L L C   r eso n an t c o n v er ter   Simu latio n   m o d el   T r an s f o r m e r   T h is i s  a n   o p e n   a c c e ss   a rticle   u n d e r th e   CC B Y - SA   li c e n se .     C o r r e s p o nd ing   A uth o r :   Mo h am ad   Af f an   Mo h d   No h   Sch o o l o f   E n g in ee r in g ,   Asi a  Pacif ic  Un iv er s ity   o f   T ec h n o lo g y   an d   I n n o v atio n   Ku ala  L u m p u r   5 7 0 0 0 ,   Ma lay s ia   E m ail:  m o h am ad . af f an @ ap u . e d u . m y       1.   I NT RO D UCT I O N   T h e  au to m o tiv e  i n d u s tr y   is   r a p id ly   tr a n s itio n in g   to wa r d s   el ec tr if icatio n ,   ev i d en ce d   b y   a  s ig n if ican t  in cr ea s e  in   g lo b al   elec tr ic  v eh icle  ( E V)   s ales  o v er   t h e  p ast  d ec ad e,   tr a n s f o r m in g   th e   tr an s p o r tatio n   la n d s ca p e   [ 1 ] .   T h is   s h if t  is   p r im ar ily   d r i v en   b y   th e  n ee d   to   ad d r ess   cl im ate  ch an g e  an d   r e d u ce   g r ee n h o u s e  g as  ( GHG)   em is s io n s ,   p r o m p tin g   ex te n s iv e  r esear ch   in to   t h e  elec tr if ic atio n   o f   tr an s p o r tatio n   [ 2 ] .   T h e  elec tr if icatio n   o f   tr an s p o r tatio n   in   th e  t r an s p o r tatio n   s ec to r   is   d r iv en   b y   th e  n ee d   f o r   s u s tain ab le,   en er g y - ef f icien t,  an d   en v ir o n m en tally   f r ien d ly   s o l u tio n s   to   r e p lace   co n v en tio n al  in ter n al  c o m b u s tio n   en g in e  v eh icles.  T h e  r ep lace m en t  o f   co n v en tio n al  in ter n al  co m b u s tio n   e n g in e  v e h icles  with   elec tr if icatio n   h as  h eig h ten ed   th e  r o le  o f   au x iliar y   p o wer   m o d u les  ( APMs)  in   elec tr ic  v eh icles  ( E Vs).   APM s   s u p p ly   lo w - v o ltag e  p o wer   to   cr itical  s u b s y s tem s   s u ch   as in f o tain m en t,  lig h tin g ,   a n d   clim ate  co n tr o l,  d r awin g   en er g y   f r o m   th e  h i g h - v o ltag e  tr ac tio n   b atter y .   B ec au s e  APMs  m u s t  o p er ate  o v e r   wid e  in p u t ‑ v o lta g e  r an g es,  m ee t  s tr in g en t  e f f ic ien cy   r eq u i r em en ts ,   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 w  E lec  &   Dr i Sy s t ,  Vo l.  1 7 ,   No .   3 ,  Sep tem b er   20 2 6 :   1885 - 1 9 0 1   1886   an d   m ain tain   lo w  elec tr o m ag n etic  in ter f er en ce   ( E MI ) ,   r o b u s t  d esig n   m eth o d o lo g ies  ar e  es s en tial  to   ac h iev in g   s tab le,   co m p ac t,  an d   h ig h ‑ p er f o r m an ce   is o lated   DC – DC   co n v er s io n   [ 1 ] - [ 6 ] .   C o n v en tio n al  is o lated   t o p o lo g ies  s u ch   as  p h ase‑ s h if ted   f u ll  b r id g e  ( PS FB ) ,   asy m m etr ical  h alf   b r i d g e   ( AHB),   an d   SIM O‑ b ased   co n v er ter s   p r o v id e  f u n ctio n al  p o wer   co n v er s io n   b u t  o f ten   lack   d esig n ‑ lev el   tr an s p ar en cy :  s o f t‑ s witch in g   b o u n d ar ies,  m ag n etic  co n s tr ain ts ,   an d   co n tr o l  in ter ac tio n s   ar e  n o t  in h er e n tly   co u p led   to   a  u n if ie d   an aly tical  wo r k f lo w,   r esu ltin g   in   d esig n s   th at  d ep en d   h ea v ily   o n   iter at iv e  s im u latio n s   o r   em p ir ical  tu n in g   [ 1 ] ,   [ 5 ] - [ 1 0 ] .   T wo ‑ s tag e  ar ch itectu r es  an d   cu r r en t‑ d o u b ler   v ar iatio n s   im p r o v e  p er f o r m an ce   in   s p ec if ic  r eg io n s   y et  in tr o d u ce   ex tr a  co m p o n en ts   an d   ad d e d   u n ce r tain ties   th at  co m p licate  s y s tem atic  d esig n   an d   o p tim izatio n   [ 6 ] ,   [ 8 ] ,   [ 9 ] .   R esear ch   o n   h ig h ‑ p er f o r m an ce   DAB,  cu r r en t‑ f e d   D AB   ( C F DAB),   an d   tr an s f o r m er ‑ ass is ted   b r id g e  ( T AB )   co n v er ter s   h as  d em o n s tr ated   s tr o n g   s o f t‑ s witch in g   ca p ab ilit y   an d   tr an s ien t   p er f o r m an ce ,   esp ec ially   f o r   wi d e‑ v o ltag e   p latf o r m s   [ 1 1 ] - [ 1 5 ] .   Ho wev er ,   th ese  ar ch itectu r es  p r esen t  th eir   o wn   d esig n ‑ m eth o d o lo g y   ch alle n g es:  cir cu latin g   en er g y   a n d   d ev ice‑ s tr ess   ch ar ac ter is tics   ca n n o t  b e   ac cu r ately   p r ed icted   with o u t  d etailed   m u lti‑v ar iab le  m o d elin g ,   a n d   tr an s f o r m er   d esig n   is   o f ten   tr e ated   in d ep en d en tly   f r o m   r eso n a n t‑ tan k   b e h av io r   o r   s m all‑ s ig n al  co n tr o l  s tab ilit y   [ 1 1 ] - [ 1 5 ] .   T h is   s ep ar atio n   o f   d esig n   d o m ai n s   tan k ,   m ag n etics,  an d   co n tr o l   lim its   th e  ab ilit y   to   g en er ate  c o n s is ten t,  en d ‑ to ‑ en d   d esig n   r u les  f o r   E V  APMs.   L L C ‑ f am ily   r eso n an t  co n v er t er s   h av e  th er ef o r e  g ain ed   p r o m in en ce   b ec au s e  th eir   b e h av i o r   ca n   b e  ex p r ess ed   th r o u g h   n o r m alize d   f r e q u en c y ‑ g ain   r elatio n s ,   e n ab lin g   h ig h   ef f icien c y ,   Z VS/ZCS   o p er a tio n ,   an d   c o m p ac t   m ag n etic  d esig n   [ 6 ] ,   [ 1 6 ] - [ 2 6 ] .   Yet,   d esp ite  th eir   ad v a n tag es,  th e  ex is tin g   liter atu r e  p r i m ar ily   ad d r ess es  th e  L L C   d esig n   p r o b lem   in   f r ag m en ts :  r eso n an t‑ tan k   m o d elin g   an d   g ain   s h ap in g   in   is o latio n   [ 1 7 ] ,   [ 1 9 ] ,   [ 2 3 ] ,   [ 2 4 ]   tr an s f o r m er   d esig n   tr ea ted   as   a  s ep ar ate  m ag n etics  task   [ 1 8 ] ,   [ 1 9 ] ,   [ 2 0 ] ,   [ 2 6 ] co n tr o l  d ev elo p m en t  ( PI  o r   L ADRC )   ex am in ed   in d ep en d en tly   f r o m   tan k ‑ p ar am eter   s el ec tio n   [ 2 4 ] ,   [ 2 5 ] ;  E V‑ s p ec if ic   co n s tr ain ts   ( wid e   in p u t,  lo ad   v ar iatio n ,   tr an s ien t  r eq u ir em en ts )   d is cu s s ed   q u alitativ ely   o r   ad d r ess ed   o n ly   th r o u g h   s im u latio n   [ 1 6 ] - [ 2 7 ] .   C o m p lem e n tar y   e f f o r ts   s u ch   as  SIM O  co n v e r ter s ,   cu r r en t ‑ d o u b ler   r ec tifi er s ,   an d   im p r o v e d   r ec tific atio n   s tr ateg ies f o r   AHB co n v er ter s   p r o v i d e  s u b s y s tem ‑ lev el  im p r o v em en ts   b u t d o   n o t r eso lv e  th e  co r e   m eth o d o l o g ical  g ap :  h o w  to   d er iv e  r eso n an t‑ ta n k   p ar a m eter s ,   tr an s f o r m er   g eo m etr y ,   an d   s m all‑ s ig n al  co n tr o ller   g ain s   in   o n e  c o h er e n t  p r o ce s s   th at  g u ar a n tees  s tab ilit y ,   s o f t  s witch in g ,   an d   ef f icien cy   f o r   E V  APMs   [ 6 ] ,   [ 8 ] ,   [ 9 ] ,   [ 1 8 ] ,   [ 2 8 ] .   Ap p lic atio n   n o tes  an d   is o lated   m o d el in g   r ef e r en ce s   p r o v id e  v alu ab l e  in s ig h ts   b u t  s to p   s h o r t  o f   a   f u ll   an aly tical  d esig n ‑ to ‑ im p lem e n tatio n   p ip elin e   [ 5 ] ,   [ 1 0 ] ,   [ 2 8 ] - [ 3 1 ] .   T ab le   1   in d icate s   th at  ex is tin g   E V  APM  co n v e r ter   s tu d ies  h a v e  ex p lo r ed   v ar i o u s   asp ec ts   o f   co n v er ter   d esig n ,   i n clu d in g   a n aly tical  m o d elin g ,   co n tr o l   d esig n ,   an d   p e r f o r m an ce   ev al u atio n .   Ho wev er ,   t h ese  asp ec ts   ar e  g en er ally   t r ea ted   s ep ar ately ,   s u g g esti n g   th at  a  m o r e  in teg r ated   d esig n   ap p r o ac h   m ay   f u r th er   s u p p o r t  th e  s y s tem atic  d ev elo p m e n t  o f   E V  APM  co n v er ter s .   T h is   p ap er   ad d r ess es  th at   g a p   b y   p r o p o s i n g   a   u n if i e d   a n al y t i ca l   d esi g n   m et h o d o l o g y   f o r   a  h al f ‑ b r i d g e   L L C   r es o n a n t  c o n v er te r   t ail o r e d   t o   E V  APM  r e q u i r e m en ts .   T h e  p r o p o s e d   wo r k f l o w  i n cl u d es  ( i )   A   s p e ci f ic ati o n ‑ d r i v e n   r es o n a n t ‑ t an k   s ele cti o n   p r o c e d u r e   t h at   u s es  n o r m ali ze d   g a in – f r e q u en c y   m a p s   t o   d e te r m in e     an d     w h il e  s t ay in g   wit h i n   s o f t‑ s wi tc h i n g   r e g i o n s ;  ( ii )   A   t r a n s f o r m er   s i zi n g   m et h o d   d er iv ed   f r o m   c o r e   g e o m et r y ,   f l u x   li m i ts ,   a n d   lo s s   c o n s tr ai n ts ;   an d   ( iii )   A  s m a l l‑ s i g n al ‑ b as ed   P I   tu n i n g   a p p r o a ch   t h a t  e x p lic itl y   ac c o u n ts   f o r   t h e  L L C   p la n t ’ s   in h er en t  i n v e r s i o n   a n d   s ets  cr o s s o v er   m ar g i n s   ac c o r d i n g l y .   T h e   w o r k f l o w  is   im p le m e n t ed   an d   v ali d ate d   i n   MA T L AB /Si m u l in k   a n d   P L E C S  u n d e r   E V ‑ r el ev a n t  o p e r ati n g   r a n g es   t o   v er i f y   th a t   t h e   a n al y ti ca l   s te p s   t r a n s late   in to   p r e d i cta b l e   b e h a v i o r   i n   s i m u lat io n .   B y   li n k in g   t h ese   t h r ee   d o m ai n s   th r o u g h   a  s tr u c tu r ed   a n al y s is   p a th ,   t h e   f r a m e wo r k   r e d u ce s   r el ia n c e  o n   ite r ati v e  s im u l ati o n s .   I t  p r o d u c es   a  co n v e r te r   wh o s e  p e r f o r m an c e   v o l ta g e   r eg u l ati o n ,   t r a n s ie n t  b e h av io r ,   a n d   e f f i cie n c y   is   v ali d a te d   ac r o s s   E V‑ r e le v a n t   o p er ati n g   c o n d iti o n s .   T h e  a p p r o a ch   c o n s o l id at es  f r a g m e n t ed   d esi g n   k n o w le d g e  s ca t te r e d   ac r o s s   th e   l ite r a tu r e   [ 1 ] – [ 3 1 ]   i n to   a   s i n g le ,   r e p ea t ab le   p r o c e d u r e   s u it ab l e  f o r   h i g h ‑ co n f i d e n c e  E V   A PM  d e v e lo p m e n t .       T ab le  1 .   C o m p a r ativ e  r ev iew  o f   E V  APM  co n v e r ter   an aly tic al  d esig n   ap p r o ac h   R e f .   F o c u s/ t o p o l o g y   F u l l   a n a l y t i c a l   d e s i g n   P I   v i a   sm a l l - s i g n a l   C o m p a r a t i v e   e v a l   [ 1 6]   T - t y p e   LL C   Y e s   No   P a r t i a l   [ 25 ]   LLC   a n a l y s i s/ m o d e l i n g   ( EV )   P a r t i a l   No   No   [ 10 ]   P S F B   v s   LL C   P a r t i a l   No   Y e s   [1 9 ]   G a N   LL C   P a r t i a l   No   Y e s   [1 7 ]   Th r e e - l e g   LLC   O B C   P a r t i a l   No   P a r t i a l   [ 2 0 ]   F u l l - b r i d g e   LLC   c h a r g e r   P a r t i a l   No   No   [ 23 ]   LA D R C   v s PI   f o r   L LC   c h a r g e r s   No   Y e s   P a r t i a l   [ 24 ]   C u r r e n t - c o n t r o l   me t h o d s fo r   LL C   No   P a r t i a l   Y e s   [ 8]   H a l f - b r i d g e   +   c u r r e n t   d o u b l e r   P a r t i a l   No   P a r t i a l   [1 2 ]   C F D A B   u l t r a - h i g h - g a i n   A P M   P a r t i a l   P a r t i a l   Y e s   [ 5 ]   Tw o - st a g e   i s o l a t e d   D C - D C   A P M   P a r t i a l   No   P a r t i a l   [ 2 1 ]   LLC L C   n o t c h   r e so n a n t   P a r t i a l   No   P a r t i a l   [2 7 ]   A sy mm e t r i c a l   h a l f - b r i d g e   r e c t i f i e r   P a r t i a l   No   P a r t i a l   [ 18 ]   LLC   h i g h   g a i n   w i t h   a u x   LC   P a r t i a l   No   P a r t i a l   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n t J Po w  E lec  &   Dr i Sy s t     I SS N:   2088 - 8 6 9 4       A n a lytica l d esig n ,   m o d ellin g   a n d   s imu la tio n   o f  a n   LL C   r eso n a n t c o n ve r ter   …   ( Mo h a m a d   A f fa n   Mo h d   N o h )   1887   T h e  p r o p o s ed   an aly tical  d esig n   p r o ce s s   is   d is cu s s ed   with   a  d esig n   e x am p le   o f   a  h al f - b r id g e  L L C   r eso n an t  co n v er ter   wh er e  t h e   d esig n   s p ec if icatio n   is   f o r   E V  APM.   T h e  d esig n   ex am p le  is   m o d elled   a n d   an aly s ed   th r o u g h   MA T L AB /Si m u lin k   an d   PLE C S  s im u la tio n s   u n d er   E V - r elev a n t  co n d itio n s   ( 2 3 5 – 2 6 5   V   in p u t,  1 0 – 1 0 0 %  lo ad ) ,   d em o n s tr atin g   p ea k   ef f icien cy   o f   9 8 . 1 %,  av er ag e  ef f icien c y   ar o u n d   9 0 %,  an d   o u tp u t - v o ltag e  r eg u latio n   with in   ± 1 %,  o u tp er f o r m in g   a  co n v en ti o n al  AHB  d esig n   b y   u p   to   4 . 4 1 %.  T h e  ty p ical  cir cu it to p o lo g y   o f   a  h alf - b r id g e  L L C   r eso n an t c o n v er ter   is   s h o wn   in   Fig u r e  1 .           Fig u r e  1 .   T y p ical  h alf - b r id g e  L L C   r eso n an t c o n v er ter       2.   M E T H O D   2 . 1 .     L L C  re s o na nt  a na ly t ica l c a lcula t io ns   ( des ig n a ux ilia ry   co m po nents)   T h e  an aly tical  ca lcu latio n   wa s   ap p lied   to   d esig n   th e  p r o p o s ed   d c - d c  L L C   r eso n an t  co n v er ter   with   t h e  d esig n   r eq u ir em en ts   in   T ab le  2   ch o s en   b ased   o n   t h e  E V  lo ad   ty p ical  r e q u ir em en ts   an d   in f e r r ed   f r o m   d o cu m e n ted   p e r f o r m an ce s   o f   p r ev io u s   L L C   DC - DC   co n v er ter s   f o r   E V   lo ad s ,   u s in g   th e   r e s ea r ch   o f   [ 9 ] ,   [ 2 3 ] .  T h e  p r o p o s ed   f lo w   o f   an al y tical  s tep s   to   d esig n   th e   p ar a m eter s   o f   th e  L L C   co n v er ter ,   as  d ep icted   in   Fig u r e   1 ,   is   s im p lifie d   as sh o wn   in   Fig u r e  2 .       T ab le  2 .   Desig n   s p ec if icatio n   P a r a me t e r s   V a l u e   D C   I n p u t   v o l t a g e ,   V in   2 3 5 – 2 6 5   V   N o mi n a l   i n p u t   v o l t a g e ,    _    2 5 0   V   R a t e d   o u t p u t   p o w e r ,   P out   3 0 0   W   N o mi n a l   o u t p u t   v o l t a g e ,   _    2 4   V   R a t e d   o u t p u t   c u r r e n t ,   I o   1 2 . 5   A   R i p p l e   c u r r e n t   ≤   1 %   O u t p u t - v o l t a g e   r i p p l e   ≤   1 %   Ex p e c t e d   e f f i c i e n c y   ≥   9 0 %  ( = 9 5 %)   S w i t c h i n g   f r e q u e n c y      70 – 1 5 0   k H z           Fig u r e  2 .   Pro p o s ed   d esig n   s tep s   f o r   an   L L C   r eso n an t  DC - DC   co n v er ter   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 w  E lec  &   Dr i Sy s t ,  Vo l.  1 7 ,   No .   3 ,  Sep tem b er   20 2 6 :   1885 - 1 9 0 1   1888   T h e  s elec tio n   o f   t h e  r eso n a n t‑ tan k   p ar am ete r s   b eg in s   with   e s tab lis h in g   th e  tr an s f o r m e r   tu r n s   r atio     at  th e  n o m in al  o p er atin g   p o in t   wh er e   ( 1 ) .     = ×  _ / 2   ( 1 )     W h er e    is   th e  n o r m alize d   v o ltag e  g ain   f u n ctio n .   T h e    p r o v i d es  a  u n if ied ,   d im en s io n less   r ep r esen tatio n   o f   h o w  th e  L L C   co n v er ter ’ s   o u tp u t  v o ltag e  r elate s   to   its   in p u t  v o ltag e,   th e r eb y   e n ab lin g   s i m p lifie d   an aly tical  d esig n ,   u n iv er s al  g ain ‑ cu r v e   co n s tr u ctio n ,   o p er atin g ‑ r eg i o n   id e n tific atio n   ( b u c k ,   b o o s t,  o r   r eso n an t ) ,   s o f t‑ s witch in g   ass ess m en t,  an d   ef f icien t su p p o r t f o r   m o d elin g ,   s im u latio n ,   an d   o p tim izatio n .     = | × 2 [ ( + 1 ) × 2 − 1 ] + [ ( 2 − 1 ) × × × ] |   ( 2 )     W h er e  th e  n o r m alize d   f r e q u e n cy     is   th e  r atio   o f   th e      an d   t h e  r eso n an t  f r eq u en cy   0 .   T h e  q u ality   f ac to r     o f   th e  s er ies  r eso n an t  cir cu it  i s   th e  r atio   o f   en er g y   s to r ed   in   th e  r eso n an t  tan k   t o   th e  en er g y   d is s ip ated   p er   cy cle  at  th e  r eso n a n t f r eq u en c y .     = √ /   ( 3 )     A  s m all  in d u ctio n   r atio     wh er e  th e  t r an s f o r m e r   m a g n etizin g   in d u ctan ce     is   s m aller   th an   th e   r eso n an ce   in d u ctan ce     en h an c es  Z VS  b u t  in cr ea s es  lo s s e s   d u e  to   h ig h e r   m ag n etizin g   cu r r en t,  wh ile  a  s m all     lik ewise  r aise s   lo s s e s .   T h u s ,   th e  p r o p er   r an g es  o f     an d     h av e  to   b e  d eter m in e d .   T h e    an d     ca n   b e   p r ed icted   b y   p l o ttin g   th e  g r ap h   o f     ag ain s t    as  d ep icted   in   F ig u r e  3 .   T h e  c h o s en   s ets  f o r   t h e  is   1 ,   3 ,   5 ,   6 ,   8   an d   1 0   wh ile  th e     is   {0 ,   0 . 2 ,   0 . 3 ,   0 . 4 ,   0 . 5 ,   0 . 7 ,   1 ,   1 . 2 ,   1 0 } .   T h e  m in im u m   v o ltag e  g ain   ,   an d   m ax im u m   v o ltag e  g ain   ,    ar e  th e  r an g e  o f   f o r   th e  lo a d   v o lta g e    r eg u latio n .   R ef er r i n g   to   Fig u r e  3 ,   th e  p ea k   o f   ea ch   cu r v e  ,   ar e  in   th e  ca p ac itiv e  r eg io n   wh er e  i s   th e  Z VS  ca n n o t  b e  ac h iev ed .   T h er ef o r e,   th e  m ax im u m   attain ab le  g ain   ,    is   esti m ated   to   b e  1 %  less   th an   ,   to   en s u r e   Z VS.  Ho wev e r ,   f o r   ,   less   th an   ,  ,   th e  lo a d   v o ltag e  r eg u latio n   ca n n o t   b e  ac h iev ed .   Hen ce ,   b y   o b s er v in g   th e   p lo tted   cu r v es  in   Fig u r e   3 ,   t h e  cu r v e s   b elo w  th e   r ed   d o tted   lin e  a r e  n o t   co n s id er e d   in   d eter m i n in g   th e     an d     b ec au s e  ,   less   th an   ,  .   Nex t,  th e  ,    ag ain s t  is   p lo tted   as  s h o wn   in   Fig u r e  4 ,   wh er e  th e  v alu e  o f     is   ch o s en   s u ch   th at  ,  > ,  .   I n   ad d itio n ,   th e    ca n n o t  b e  to o   s m al l,  as  th is   wo u ld   in cr ea s e  th e   m ag n etizin g   cu r r e n t  ,   lead in g   to   h i g h er   p o wer   lo s s es  an d     s h o u ld   n o t  b e   to o   s m all  to   a v o id   ex ce s s iv e   s witch in g   lo s s es.  T h er ef o r e,   i n   th is   s tu d y ,   th e   = 5   an d   = 0 . 53367   ar e   s ele cted   as  d e p icted   in   Fig u r e   5 ,   wh er e  th e   r an g e  o f   s witch in g   f r eq u en c y     is   b etwe en   th e  ,   an d   ,  .   Nex t,  t h e  v alu e  o f   a n   e q u iv al en t  ac   r esis tan ce     is   d eter m in ed   f r o m   th e  o f   ( 4 ) .     = 8 × 2 2 ×   ( 4 )     C o n s eq u en tly ,   th e  v alu es  o f   r e s o n an t c ir cu it c o m p o n e n ts   ar e  d esig n ed   b ased   o n   ( 5 ) - ( 7 ) .     = 1 2 0   ( 5 )     = 1 ( 2 ) 2 ×   ( 6 )     =   ( 7 )     Nex t,  th e  d esig n ed   v alu es  f o r   r eso n an ce   cir cu it  co m p o n e n ts   ar e  v er if ied   b y   r ep ea tin g   th e  s am e  s tep   f r o m   ( 5 )   to   ( 7 ) ,   a n d   th e  .   T h e   u p d ated   c u r v e    v s     as  in   Fig u r e  6   is   p lo tted .   T h is   is   to   en s u r e  th at  th e   ,   less   th an   ,    an d   s atis f ies  th e    an d     cr iter ia  f o r   th e  r eso n an t  ci r cu it  d esig n .   I n   ad d itio n ,   th e   ,   an d   ,    ar e  o b s er v ed   to   b e  b etwe en   th e  d esig n   s p ec if icatio n s .   T h u s ,   t h e  r a n g e  o f   s w itch in g   f r eq u e n cy   is   d eter m in e d .   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n t J Po w  E lec  &   Dr i Sy s t     I SS N:   2088 - 8 6 9 4       A n a lytica l d esig n ,   m o d ellin g   a n d   s imu la tio n   o f  a n   LL C   r eso n a n t c o n ve r ter   …   ( Mo h a m a d   A f fa n   Mo h d   N o h )   1889       Fig u r e  3 .     v s               Fig u r e  4 .   ,    ag ain s t      Fig u r e  5 .     v s     f o r   = 5           Fig u r e  6 .   Up d ated     v s     f o r   = 5   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 w  E lec  &   Dr i Sy s t ,  Vo l.  1 7 ,   No .   3 ,  Sep tem b er   20 2 6 :   1885 - 1 9 0 1   1890   T h e  tr an s f o r m er   m ag n etizin g   in d u ctan ce     is   p ar t  o f   th e  r eso n an t  cir c u it.  T h u s ,   th e  in itial   tr an s f o r m er   co r e   lo s s es  h av e   t o   b e   p r e d eter m in e d .   T h e  a n al y tical  d esig n   f o r   th e   tr an s f o r m er   is   b ased   o n   th e  [ 2 6 ]   r ep o r t.   At  th e  s ec o n d a r y   s id e,   th e  v alu e   o f   th e   m in im u m   o u tp u t c a p ac ito r   is   ( 8 ) .     , =  × × ( 1 − ) × 1000  × ( )   ( 8 )     T h e  an aly tical  d esig n   f o r   co m p o n e n ts   is   th en   ap p lied   t o   t h e  s im u latio n   m o d el  in   MA T L AB   Simu lin k   an d   PLE C S   as d ep icted   in   Fig u r e s   7   an d   8 .           Fig u r e  7 .   T h e  B o d e  p l o t f o r   th e  p r o p o s ed   cir cu it,  PI  c o n tr o ll er ,   an d   p r o p o s ed   cir c u it with   PI           Fig u r e  8 .   Pro p o s ed   Simu lin k   m o d el       2 . 2 .     T ra ns f o rm er   d esig n   T h e  p r o p o s ed   d esig n   p r o ce s s   o f   th e  tr an s f o r m er   is   s h o wn   in   Fig u r e  9 .   I n   o r d e r   to   s im p lify   th e  d esig n   p r o ce s s ,   th e  co r e  m an u f ac tu r e r   d ata  h an d b o o k   is   r ef er r ed   to   in   s elec tin g   th e  co r e  ty p e  an d   co r e  m ater ial.   T h e  p r e - r eq u is ite  r eq u ir em en ts   to   ch o o s e  th e   co r e   ar e   t h e  s witch in g   f r e q u en c y      an d   th e  e x p ec t ed   o u t p u t  p o wer   .   T h u s ,   r ef er r in g   to   th e  Fer r o x cu b e  Data   Han d b o o k ,   th e  c o r e  m ater ial  o f   3 C 9 0   an d   th e  p r ed eter m in ed   co r e  s h ap e  o f   E T D4 4   a r e  c h o s en .   T h e  E T D   co r e   is   ch o s en   b ec a u s e  E T D  c o r es  h a v e  a   r o u n d   ce n ter   p o s t  t h at  allo ws  f o r   s h o r ter   tu r n   len g th   b y   a lm o s t  1 1 %,  h en ce   lead in g   t o   a   co p p er   l o s s   r ed u ctio n .   Nex t,  th e   co r e   lo s s   co ef f icien t     is   d eter m in ed   f r o m   ( 9 ) .      =  (  )   ( 9 )   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n t J Po w  E lec  &   Dr i Sy s t     I SS N:   2088 - 8 6 9 4       A n a lytica l d esig n ,   m o d ellin g   a n d   s imu la tio n   o f  a n   LL C   r eso n a n t c o n ve r ter   …   ( Mo h a m a d   A f fa n   Mo h d   N o h )   1891   W h er e     is   th e  co r e  lo s s es,     is   th e  co r e  s ec tio n al  ar ea   an d     is   th e  m ag n etic  p ath   len g th ,   wh ich   is   ex tr ac ted   f r o m   th e  co r e  d atash ee t.  T h e  ty p ical  v alu e  o f   th e   co r e  lo s s   ex p o n en t    ty p ically   b etwe en   2 . 6 - 2 . 8 .   T h e  m ax im u m   f lu x   d en s ity      is   d eter m in ed   f r o m   th e  g r a p h   o f     v s      co r e  m ater ial  d atash ee t.  Nex t,  th e  s u itab ilit y   o f   th e  s elec ted   co r e  s ize  is   v er if ied   b y   o b s er v in g   th e  v alu e  o f   th e  g e o m e tr ic  co n s tan t  ,  wh er e  is   ( 1 0 ) .     = 1 2 2  ( 2 . ) 4 ( ) ( ( + 2 ) / ) × 10 8   ( 1 0 )           Fig u r e  9 .   Pro p o s ed   s im p lifie d   tr an s f o r m er   d esig n   f lo w       T h e  ty p ical  v alu e  o f   ef f ec tiv e   wir e  r esis t iv ity   ρ   =   1 . 7 2 4 ×1 0 - 6   Ω - cm   an d   th e  win d in g   f ill  f ac to r   is   0 . 2 5 - 0 . 3 .   T h e  ex p ec ted   to tal  p r im ar y   s id e  r m s   win d i n g   cu r r e n t     ca n   b e   o b tain e d   f r o m   ( 1 1 ) .      = 2 √ 2 × 1 ×   ( 1 1 )        is   th e  allo wab le  to tal   p o wer   d is s ip atio n   wh ich   is   th e  s u m   o f   t h e  co r e     an d   co p p er   lo s s es   .   T h u s ,   th e   co p p er   l o s s es     is   ( 1 2 ) .      = ( 1 2 2 4 ) (  2 ) ( 1  ) 2   ( 1 2 )     W h er e    is   co r e  win d o w  ar ea ,      is   m ea n   len g th   p er   tu r n   an d   1 is   t h e  ap p lied   p r im ar y   v o lt - s ec o n d   d u r in g   th e  p o s itiv e  p o r tio n   o f   ar b itra r y   p er io d ic  p r im ar y   v o ltag e.   w h ich   is   ( 1 3 ) .     1 ( ) = ∫ 1 ( ) 2 1    ( 1 3 )     T h u s ,   th e  g eo m etr ic  co n s tan t    f o r   th is   s tu d y   is   10 . 4 × 10 − 3   wh ich   is   s m aller   th an     f o r   E T D4 4   c o r e   30 . 4 × 10 − 3 .   T h er ef o r e,   th e  s m aller   E T D  c o r e  ca n   b e  u s ed .   Ho wev er ,   i n   th is   wo r k ,   E T D4 4   is   u s ed   b ec a u s e  o f   its   av ailab ilit y .   Nex t,  th e  p ea k   f lu x   d e n s ity ,   ∆   h as to   b e  b elo w  t h e     to   en s u r e  n o   s atu r atio n .        = [ 1 2 2 2 (  ) 3 1  ] ( 1 + 2 )   ( 1 4 )     T h e     is   106 . 6      wh ich   is   b elo w  ,   2 0 0   m T .   T h er e f o r e,   th e  c o r e  m ate r ial  3 C 9 0   is   s af e  to   b e  u s ed   f o r   th is   s tu d y .   T h e  p r im ar y   n u m b er   o f   tu r n s   is   d eter m in ed   to   b e   ( 1 5 ) ,   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 w  E lec  &   Dr i Sy s t ,  Vo l.  1 7 ,   No .   3 ,  Sep tem b er   20 2 6 :   1885 - 1 9 0 1   1892   1 = 1 2  10 4   ( 1 5 )     an d   f o r   th e   s ec o n d a r y   win d in g   2 ,   is   d eter m in ed   with   th e  t r an s f o r m er   tr an s f o r m atio n   r at io   .   Nex t  is   to   d eter m in e  th e  n u m b er   o f   f r ac t io n s   .    is   th e  s p ac e  with in   th e   co r e  wh er e  th e  win d in g s   ar e  p lace d .   Sin ce   th er e  ar e  two   win d in g s   ( p r im a r y   an d   s ec o n d ar y )   f o r   th e  t r an s f o r m er   i n   th is   wo r k ,   th er ef o r e  b y   ( 1 6 ) .     1 = 1 1 1   ,  2 = 2 2 1   ( 1 6 )     T h e  cr o s s - s ec tio n al  ar ea   f o r   th e  p r im ar y   1 an d   s ec o n d ar y   2   ar e  ev alu ated   u s in g   ( 1 7 ) .     1 ≤ 1 1   ,  2 ≤ 2 2   ( 1 7 )     W h er e    is   th e  b o b b in   win d in g   ar ea ,   wh ich   ca n   b e  d eter m i n ed   f r o m   th e  c o il  f o r m er   d ata   s h ee t.  Nex t,  th e  wir e  s ize  f o r   1 an d   2   ar e  d eter m in ed   b y   co m p ar in g   th e  v alu e   o f   1   an d   2   with   th e  Am er ican   W ir e  Gau g e  ( AW G)   tab le.   On ce   th e  wir e  s ize  i s   d eter m in ed ,   th e  tr an s f o r m er   m a g n etizin g   in d u ctan ce   ,   p r im ar y   win d in g   r esis tan ce   1 an d   s ec o n d ar y   win d in g   r esis tan ce   2 ar e     = 1 2   ( 1 8 )     1 = 1 (  ) 1   ( 1 9 )     2 = 2 (  ) 2   ( 2 0 )     E v en   th o u g h   th e  wir e  s ize  is   d eter m in ed   f r o m   ( 1 7 )   an d   t h e  AW G  tab le,   f u r th er   co n s id er at io n   o f   p o wer   lo s s es   d u e  to   th e   s k in   ef f ec t a n d   p r o x im ity   ef f ec t w ith   a  s tr an d e d   wir e  is   s h o wn   in   Fig u r e  10 .           Fig u r e  10 .   Stra n d ed   wir e   f o r   th e  tr an s f o r m er   win d in g       Hen ce ,   th e  n u m b er   o f   s tr an d s     is   ( 2 1 ) .     =   δ 2   ( 2 1 )     W h er e  th e  co n s tan t    is   th e  p ac k in g   f ac to r ,   w h ich   ac co u n ts   f o r   th e  s tr an d s   in   th e  a v ailab le  s p ac e.   T h e  s im p lifie d   v alu es  o f     ca n   b e  f o u n d   i n   th e  litz  wir e  d o cu m e n ts   f r o m   th e  m an u f ac tu r er .   T h e  b r ea d t h     is   th e   s u m   o f   h alf   o f   th e  win d in g   wid th   an d   th e  win d in g   leg   d iam eter .   is   th e  n u m b er   o f   tu r n s   o f   th e  win d in g   an d   th e  s k in   ef f ec t  δ   is   ( 2 2 ) ,     δ = √  , µ   ( 2 2 )     an d   µ   is   th e  p er m ea b ilit y   o f   c o p p er .   W h er e  th e  b r ea d th     is   th e  s u m   o f   h alf   th e  win d i n g   wid th   an d   t h e  win d in g   leg   d iam eter .   On ce   t h e    ar e  d eter m in ed ,   th e  is   b u n ch   in   a  g r o u p .   T h e  m ax im u m   n u m b er   o f   wir es   in   a  g r o u p   / ℎ   is   ( 2 3 ) .           / ℎ = 4   δ 2 2   ( 2 3 )   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n t J Po w  E lec  &   Dr i Sy s t     I SS N:   2088 - 8 6 9 4       A n a lytica l d esig n ,   m o d ellin g   a n d   s imu la tio n   o f  a n   LL C   r eso n a n t c o n ve r ter   …   ( Mo h a m a d   A f fa n   Mo h d   N o h )   1893   2 . 3 .     Co ntr o ller   T h e  s m all  s ig n al  m o d el  f o r   t h e  L L C   co n v er ter   p r o p o s ed   b y   [ 9 ]   is   u s ed   to   m o d el  th e   co n tr o l  lo o p ,   wh er e  th e  co n tr o l - to - v o ltag e   tr an s f er   f u n cti o n   is   ( 2 4 ) ,      ( ) =  ( ) ( ) =  2 2 +  2 + 1   ( 2 4 )     wh er e  th e  d y n am ic  s m all - s ig n al   g ain .       = = − 8     ( 2 5 )      = 2 2 co s − 1 [ + 2 ( 1 − 2 ) ] 2 ≈ 2 4   ( 2 6 )      = 2 √    ( 2 7 )     T h e  B o d e  p lo t   b ased   o n   th e  d esig n   s p ec if icatio n s   an d   with   co m p en s atio n   is   s h o wn   in   Fig u r e  7 .   At  th e  n atu r al  f r eq u e n cy   ( r ep r esen tin g   th e  r e s o n an t f r eq u en cy   at  th e  o u tp u t   f ilter ) ,   ,   is   ( 2 8 ) .     = √    ( 2 8 )     T h e  q u ality   f ac to r   Q  is   ( 2 9 ) .     = √    ( 2 9 )     T h e  n eg ativ e   s m all - s ig n al  g ain     in tr o d u ce s   an   i n h er en t   1 8 0 °  p h ase  in v er s io n ,   an d   th e  p lan t  ex h ib its −2 3 . 2 5   d B   g ai n   at  th e   cr o s s o v er   r eg io n ,   r e q u ir in g   ad d itio n al  p h ase  an d   g ain   co m p en s atio n   f o r   t h e   lo o p   to   r ea ch   th e  0   d B   s tab ilit y   co n d itio n .   A  PI  co n tr o ll er   is   th er ef o r e  s elec ted   an d   tu n ed   s o   th at  th e  co m p en s ated   cr o s s o v er   f r e q u en cy   r em ain s   well  b el o w  th e  m in im u m   s witch in g   f r eq u e n cy ,   s atis f y in g   th e   Ny q u is t stab ilit y   r eq u ir em en t.     2 . 4 .     Ro bu s t nes s   a nd   a na ly s i s   T h e  r o b u s tn ess   o f   th e  p r o p o s ed   L L C   co n v er te r   was  ev alu a ted   b y   o b s er v in g   h o w  th e  r eso n an t  tan k   r esp o n d s   to   in p u t - v o ltag e  v a r i atio n s   an d   lo ad   ch an g es.  T h e  co n v er ter   was sim u lated   at  2 3 5   V,   2 5 0   V ,   an d   2 6 5   V  to   ex am in e  ch a n g es  in   r es o n an t - tan k   v o ltag e ,   cu r r e n t,  a n d   s witch in g   f r e q u en c y ,   allo win g   ass ess m en t  o f   h o w  th e  co n tr o ller   m ain tain s   th e  o p e r atin g   p o in t  u n d er   o f f - n o m in al  co n d itio n s .   Fo r   ea ch   in p u t   lev el,   th e   r eso n an t  f r eq u e n cy   an d   cu r r en t  am p litu d e   wer e   r ec o r d ed ,   an d   th e   co r r esp o n d in g   wav ef o r m s   wer e  an al y ze d   to   co n f ir m   th at  tan k   b eh av io r   f o l lo ws  th e  ex p ec ted   an aly tical  tr en d s .   T h e  o u t p u t  v o ltag e  a n d   cu r r en t  wer e  th en   m o n ito r ed   to   v er if y   th at   th e   d esig n   s p ec if icatio n s   wer e   m et,   an d   th e  m o d e   o f   o p er atio n   was  v alid ated   b y   co m p ar in g   s witch in g   wav ef o r m s   f r o m   b o th   th e  Simu lin k   an d   PLE C S m o d els.   Per f o r m an ce   ac r o s s   th e  E V - r elev an t lo ad   r an g e  was f u r th er   ass es s ed   b y   s wee p in g   th e  lo ad   f r o m   1 0 %  to   1 0 0 %  an d   co m p u tin g   t h e  ef f icien cy   an d   v o lta g e - r eg u latio n   ch ar ac ter is tics ,   u s in g   PL E C S  s im u latio n s   to   cr o s s - v alid ate  th e  r esu lts   o b tain ed   f r o m   Simu lin k .   L o ad - t r an s ien t  r o b u s tn ess   was  ev al u ated   b y   ap p l y in g   s u d d en   s tep   c h an g es,  w h er e  t h e  s ettlin g   tim e  o f   th e  o u tp u t  v o ltag e  was  m ea s u r ed   to   c o n f ir m   th e  co n tr o ller ’ s   d y n am ic  r esp o n s e.   Fin ally ,   th e  ef f icien cy   p r o f ile  o f   th e   p r o p o s ed   co n v er ter   was  co m p ar e d   ag ain s t  th at  o f   a   co n v en tio n al  AHB  to p o lo g y   to   q u an tify   p er f o r m an ce   ad v a n tag es,  an d   th e  co n s is ten cy   b etwe en   MA T L AB   an d   PLE C S r esu lts   en s u r ed   r el iab ilit y   o f   th e  s im u latio n   m o d el  an d   its   an aly tical  f o u n d atio n .       3.   RE SU L T S AN D  D I SCU SS I O N   T ab le  3   s h o ws  th e   q u a n titi es  f o r   th e   L L C   co n v er ter   wh ic h   d er i v ed   f r o m   th e   an aly tical   d esig n   as   d ep icted   in   th e  f lo w  ch a r t  o f   Fig u r e  2 .   T h e   B o d e  p l o t  in   Fi g u r e  7   s h o ws  th at  t h e  co n tr o ll er   p r o v id es  h i g h   d c  g ain   wh ile   th e  p lan t  e x h ib its   n eg ativ e  lo w - f r eq u en cy   g ain ,   r esu ltin g   in   a  p o s itiv e  o p en - lo o p   r esp o n s e  with   a   cr o s s o v er   n ea r   2 0 4   r ad /s   an d   ad eq u ate  PI - t y p e  s tab ilit y   m ar g in   as  all  cu r v es  r o ll  o f f   s m o o th ly   at  h ig h   f r eq u e n cy .   A p p ly in g   th e  t u n ed     an d     in   Simu lin k   an d   PLE C S  ( Fig u r es  8   an d   1 1 )   p r o d u ce s   n ea r ly   id en tical  s witch in g   wav ef o r m s   ( Fig u r e  1 2 ) ,   c o n f ir m i n g   co r r e ct  o p er atio n   o f   th e   p r o p o s ed   d esig n .   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 w  E lec  &   Dr i Sy s t ,  Vo l.  1 7 ,   No .   3 ,  Sep tem b er   20 2 6 :   1885 - 1 9 0 1   1894   Nex t,  f o r   th e  an aly tical  d esig n   of   t h e  tr a n s f o r m er   as  d ep icte d   in   Fig u r e  9 ,   th e   s u m m ar ized   q u an titi es   ar e  s h o wn   in   T a b le  4 .   T h e   ar r an g em en ts   o f   th e   p r i m ar y   win d in g   a n d   s ec o n d ar y   win d i n g   b ased   o n   E T D4 4   b o b b in   win d i n g   wid th ,   win d in g   d i r ec tio n ,   an d   th e   ac tu al   co n s tr u ctio n   o f   t h e  tr a n s f o r m er   ar e   s h o wn   in     Fig u r e  1 3 .   Fig u r e  1 4   s h o ws  th at  in cr ea s in g   th e  in p u t  v o lt ag e  r aises   th e  s witch in g   f r eq u en cy   f r o m   ab o u t   9 3   k Hz  at   2 3 5   V  to   1 3 0   k Hz  a t  2 5 0   V,   wh ich   r em ain s   wh ich   s atis f ies  th e  r eso n an t  cir cu it  d esig n   r eq u ir em en t .   Ho wev er ,   at   2 6 5   V ,   th e   f r e q u en cy   r is es  to   ap p r o x im ately   2 7 5   k Hz,   ex ce e d in g   th e   allo wa b le  lim it,  in d icatin g   th at  th e  co n tr o ller   r eq u ir es r ef i n em en t to   k ee p   th e  s witch in g   f r eq u e n cy   with in   th e   s p ec if ied   o p er atin g   b an d .   T h e  an aly s is - f ir s t  p r o ce s s   n o r m alize d   g ain – f r eq u en cy   s y n th esis   f o r   tan k   p ar am eter s ,   an aly tical   tr an s f o r m er   d esig n   ( E T D4 4 / 3 C 9 0   with   Δ B   =  1 0 6 . 6   m T   <  2 0 0   m T ) ,   an d   s m all - s ig n al - b ased   PI  tu n in g   p r o d u ce s   a  co h er en t  d esig n   wh o s e  Simu lin k   an d   PLE C S  im p lem en tatio n s   m atch   in   s witch in g   p atter n s   an d   o p er atin g   p o in ts   ( Fig u r es  8 - 1 4 ) .   T h is   co n s is ten cy   v alid a tes  th e  en d - to - en d   m eth o d o l o g y ,   n o t  o n l y   th e  in d iv id u al   co m p o n en ts .   T h e  c lo s e  s im ilar ity   b etwe en   th e   M AT L AB   Simu lin k   an d   PLE C S  wav ef o r m s   s h o ws  th at  th e  m o d el  r ep r esen ts   th e   r eso n an t‑ tan k   b eh av io r   an d   th e  s m all‑ s ig n al  r esp o n s e  o f   th e  L L C   co n v er ter   ef f ec tiv ely .   T h is   ag r ee m en t  also   in d icate s   th at  th e  an aly tical  d esig n   tr an s f er s   well  in to   b o th   s im u latio n   p latf o r m s   with o u t  th e   n ee d   f o r   p a r am eter   ad ju s tm en ts ,   s u p p o r tin g   th e  u s e  o f   a  c o n s is ten t  an d   r eliab le   an aly tical‑ to ‑ s im u latio n   wo r k f lo w.       T ab le  3 .   Qu a n titi es o f   th e  p r o p o s ed   cir cu it d er iv e d   f r o m   th e  a n aly tical  d esig n   Q u a n t i t i e s   V a l u e s     Q u a n t i t i e s   V a l u e s     5       − 005 . 901   ,    0 . 9 2 3       3 8 . 9   Ω   ,    1 . 1 1 5       2 7 6 . 6   n F      1 . 2 6 3       33       5       5 8 . 2 8     0 . 5 3 3       1 4 . 5 4     165         1 4 7 1 1 6 . 6    ( k H z )   8 0 . 6 ~ 1 2 8 . 3     ,    1 . 1 5 3 2   ,    312 . 5        ,    0 . 7 9 6 8      8 . 14        ( k H z )   1 0 0 . 0 3 8      16 . 1         5 8 . 2 8           Fig u r e  1 1 .   Pro p o s ed   PLE C S   m o d el   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.