In this paper, a non-isolated stacked bidirectional DC-DC converter with zero-voltage-switching (ZVS) is introduced for the high step-up/step-down conversion systems. The extremely narrow turn-on and/or turn-off duty cycle existing in the conventional bidirectional buck-boost converters can be extended due to the stacked module configuration for large voltage conversion ratio applications. Furthermore, the switch voltage stress is halved because of the series connection of half bridge modules. The PWM plus phase-shift control strategy is employed, where the duty cycle is adopted to regulate the voltages between the input and output sides and the phaseshift angle is applied to achieve the power flow regulation. This decoupled control scheme can not only realize seamless bidirectional transition operation, but also achieve adaptive voltage balance for the power switches. In addition, ZVS soft-switching operation for all active switches is realized to minimize the switching losses. Finally, a prototype of 1 kW operating at 100 kHz is built and tested to demonstrate the effectiveness of the proposed converter and the control strategy.
در این مقاله، یک مبدل DC-DC دوطرفه توده شده غیرایزوله با کلیدزنی ولتاژ صفر ZVS برای سیستم های تبدیل step-up/step-down بالا ارائه می شود. می توان چرخه کار روشن/یا خاموش فوق العاده محدود موجود در مبدلهای buck-boost دوطرفه معمولی را به دلیل پیکربندی مودول توده شده برای کاربردهای دارای نسبت تبدیل ولتاژ بزرگ بسط داد. بعلاوه، استرس ولتاژ کلیدزنی به دلیل اتصالات سری سازی مودول های نیم پل نصف خواهد شد. راهکار PWM به اضافه کنترل تغییر فاز بکار گرفته شده که طی آن چرخه کار اتخاذ می شود تا ولتاژهای بین طرف ورودی و خروجی تنظیم شود و زاویه تغییر فاز استفاده می شود تا به تنظیم جریان برق دست یابیم. این طرح کنترل مزدوج نه تنها می تواند عملیات انتقال دوطرفه بی درز را تحقق بخشد، بلکه به تعادل سازشی ولتاژ برای کلیدهای برق هم دست می یابد. بعلاوه، عملیات کلیدزنی نرم ZVS برای همه کلیدهای فعال تحقق بخشیده شده تا اتلاف های کلیدزنی به حداقل خودش برسد. سرانجام اینکه، یک پیش نمونه از 1 kW که در فرکانس 100 kHz ساخته شده و تست شده تا اثربخشی مبدل های مطرح شده و راهکار کنترلی به اثبات برسد.
