Kapcsolási hatékonyság javítása step-up/step-down hibrid buck–boost átalakítóval fuzzy logikai vezérlés alkalmazásával
Kulcsszavak:
buck–boost konverter, fuzzy logikai vezérlés (FLC), napelemes rendszer, hatásfok, MPPT, MATLABAbsztrakt
Ez a tanulmány egy újszerű hibrid buck–boost DC–DC konvertert mutat be, amelyet fuzzy logika vezérel, hogy növelje az átalakítási hatékonyságot fotovoltaikus (PV) energiarendszerekben. A javasolt topológia különálló step-up és step-down (feszültségnövelő- és csökkentő) konverter blokkokat integrál, amelyek DC-link kondenzátoron keresztül csatlakoznak, lehetővé téve a rugalmas feszültségszabályozást széles bemeneti tartományban. Egy fuzzy logikai vezérlő dinamikusan állítja be a kitöltési tényezőt a valós idejű PV-bemeneti feszültség és -áram alapján, biztosítva az optimális teljesítményátalakítást változó környezeti feltételek mellett. Feltételezzük, hogy a fuzzy logikai vezérlés és a dedikált konverterstruktúrák kombinációja jelentősen csökkenti a kimeneti feszültségingadozást, javítja a stabilitást és növeli az összhatékonyságot a hagyományos buck–boost kialakításokhoz képest. A szimulációs eredmények igazolják a javasolt rendszer teljesítményét, kiváló dinamikus választ, csökkent oszcillációt és fokozott hatékonyságot mutatva. A step-down konverter átlagosan 4,24%-os, a step-up konverter pedig 2,63%-os javulást mutat a töltési hatékonyságban a hagyományos kialakításhoz viszonyítva. Az architektúra különösen alkalmas megújulóenergia-alkalmazásokhoz, például az elektromos járművek (EV) akkumulátorainak töltéséhez, ahol a stabil és hatékony teljesítményszabályozás különösen fontos.
Hivatkozások
Sahu, Biranchinath, and Gabriel A. Rincón-Mora. "A low voltage, dynamic, noninverting, synchronous buck-boost converter for portable applications." IEEE Transactions on power electronics 19.2 (2004): 443-452.
Andrade, Pedro, et al. "Buck-Boost DC-DC Converters for Fuel Cell Applications in DC Microgrids—State-of-the-Art." Electronics 11.23 (2022): 3941.
Rahimi, Tohid, et al. "Design and implementation of a high step-up dc-dc converter based on the conventional boost and buck-boost converters with high value of the efficiency suitable for renewable application." Sustainability 13.19 (2021): 10699.
Abdel-Rahim, Omar, et al. "An efficient non-inverting buck-boost converter with improved step up/down ability." Energies 15.13 (2022): 4550.
Seo, Gab-Su, and Hanh-Phuc Le. "S-hybrid step-down DC–DC converter—Analysis of operation and design considerations." IEEE Transactions on Industrial Electronics 67.1 (2019): 265-275.
Ahrabi, Rouzbeh Reza, et al. "A novel step-up multiinput DC–DC converter for hybrid electric vehicles application." IEEE Transactions on Power Electronics 32.5 (2016): 3549-3561.
Yi, Feilong, and Faqiang Wang. "Review of voltage-bucking/boosting techniques, topologies, and applications." Energies 16.2 (2023): 842.
Meshael, Hazem, Ahmad Elkhateb, and Robert Best. "Topologies and Design Characteristics of Isolated High Step-Up DC–DC Converters for Photovoltaic Systems." Electronics 12.18 (2023): 3913.
Udumula, Ramanjaneya Reddy, Deepika Hanumandla, and Vijayalakshmi Bellapu. "Closed Loop Voltage Mode Controlled High Step-Down/Step-Up Positive Output Buck–Boost Converter." Journal of Power Technologies 100.3 (2020): 255.
Bakeer, Abualkasim, Andrii Chub, and Dmitri Vinnikov. "Step-up series resonant dc–dc converter with bidirectional-switch-based boost rectifier for wide input voltage range photovoltaic applications." Energies 13.14 (2020): 3747.
Rajavel, A., and N. Rathina Prabha. "Fuzzy logic controller-based boost and buck-boost converter for maximum power point tracking in solar system." Transactions of the Institute of Measurement and Control 43.4 (2021): 945-957.
Basha CH, Murali M. A new design of transformerless, non-isolated, high step-up DC-DC converter with hybrid fuzzy logic MPPT controller. Int J Circ Theor Appl. 2022; 50(1): 272-297. doi:10.1002/cta.3153.
B. T. Attayah, A. I. Alzaidi, N. Fasel and M. Rava, "Enhancing the Photovoltaic System Output Performance Through the Use of Maximum Power Point Tracking and Fuzzy Logic Control," 2021 IEEE International Conference in Power Engineering Application (ICPEA), Malaysia, 2021, pp. 68-72, doi: 10.1109/ICPEA51500.2021.9417752.
Ullah, Kifayat, et al. "Fuzzy-based maximum power point tracking (MPPT) control system for photovoltaic power generation system." Results in Engineering 20 (2023): 101466.
Belhadj, Souheyb Mohammed, et al. "Control of multi-level quadratic DC-DC boost converter for photovoltaic systems using type-2 fuzzy logic technique-based MPPT approaches." Heliyon (2025).
##submission.downloads##
Megjelent
Folyóirat szám
Rovat
License
Copyright (c) 2025 Bánki Közlemények
This work is licensed under a Creative Commons Attribution-NonCommercial-NoDerivatives 4.0 International License.
Bánki Közlemények is loyal to open access for academic work. All the original articles and review papers published in this journal are free to access immediately from the date of publication. We don’t charge any fees for any reader to download articles and reviews for their own scholarly use.
The Bánki Közlemények also operates under the Creative Commons Licence CC-BY-NC-ND. This allows for the reproduction of articles, free of charge, for non-commercial use only and with the appropriate citation information. All authors publishing with the Bánki Közlemények accept these as the terms of publication.
