ПОРІВНЯННЯ ІМПЕДАНСНИХ ЛАНОК ДЛЯ ПЕРЕТВОРЮВАЧІВ З ДЖЕРЕЛОМ НАПРУГИ
Impedance networks cover the entire realm of electric power conversion in a wide range of applications. Many converter topologies are presented in the literature in order to overcome the limitations of the traditional voltage source, current source, classical buck-boost, unidirectional and bidirecti...
Saved in:
| Date: | 2015 |
|---|---|
| Author Affiliations: |
|
| Keywords: | keywords |
| Main Authors: | , , |
| Format: | Article |
| Language: | Ukrainian |
| Published: |
Інститут електродинаміки НАН України, Київ
2015
|
| Subjects: | |
| Online Access: | https://techned.org.ua/index.php/techned/article/view/926 |
| Tags: |
Add Tag
No Tags, Be the first to tag this record!
|
| Journal Title: | Technical Electrodynamics |
| Download file: |
|
Institution
Technical Electrodynamics| _version_ | 1870203026127454208 |
|---|---|
| author | Гусев, О.О. Чуб, А.І. Вінніков, Д.В. |
| author_facet | Гусев, О.О. Чуб, А.І. Вінніков, Д.В. |
| author_institution_txt_mv | [
{
"author": "О.О. Гусев",
"institution": "Чернігівський Національний Технологічний Університет, вул. Шевченка, 95, Чернігів, 14035, Україна"
},
{
"author": "А.І. Чуб",
"institution": "Талліннський університет технологій, вул. Ехітаяте, 5, Таллінн, 19086, Естонія"
},
{
"author": "Д.В. Вінніков",
"institution": "Талліннський Технологічний Університет, вул. Ехітаджате, 5, Таллінн, 19086, Естонія"
}
] |
| author_sort | Гусев, О.О. |
| baseUrl_str | https://techned.org.ua/index.php/techned/oai |
| collection | OJS |
| datestamp_date | 2023-01-01T15:37:41Z |
| description | Impedance networks cover the entire realm of electric power conversion in a wide range of applications. Many converter topologies are presented in the literature in order to overcome the limitations of the traditional voltage source, current source, classical buck-boost, unidirectional and bidirectional converter topologies. This paper presents review of the main exist impedance-source networks for voltage-fed converter applications. The detailed analysis of their pros and cons is revealed. Boost factor of the different impedance networks is compared. The impedance networks that are based on the coupled inductors can have higher boost performance due to the adjustable turn’s ratio of the windings. The comparison in terms of input current behavior is presented as well. Modification examples of the impedancesourced converters are separately considered. Design principles of the isolated and cascaded converters based on the impedance-source networks are shown. The field of application is discussed. Doe to the wide voltage regulation range along with cross conduction immunity discussed solutions are promising for the renewable energy applications. References 18, table 1, fіgures 5. |
| first_indexed | 2026-06-16T01:15:15Z |
| format | Article |
| fulltext |
ISSN 1607-7970. Техн. електродинаміка. 2015. № 3 25
Імпедансна
ланка
VDC
T1 LgT3
T2 T4 Vg
VIN C1
VIN
L1
Lg
VgC1
T1
T2
T3
T4
VIN
C1
C2
L1
L2
Lg
Vg
T1
T2
T3
T4
(а)
(б)
(в)
==
Підвищуючий
DC-DC
перетворювач
Імпедансна
ланка
Інвертор
напруги
Мережа,
двигун або
інше
навантаження
(г)
Рис. 1
УДК 621.314.1
ПОРІВНЯННЯ ІМПЕДАНСНИХ ЛАНОК ДЛЯ ПЕРЕТВОРЮВАЧІВ З
ДЖЕРЕЛОМ НАПРУГИ
О.О. Гусев1,2, канд.техн.наук, А.І. Чуб1, Д.В. Вінніков1, докт.техн.наук
1 - Талліннський університет технологій,
вул. Ехітаяте, 5, Таллінн, 19086, Естонія,
2 - Чернігівський національний технологічний університет,
вул. Шевченко, 95, Чернігів, 14027, Україна.
e-mail: oleksandr.husev@ieee.org
Розглянуто основні існуючі на даний момент базові імпедансні ланки для перетворювачів з джерелом напруги.
Наведено детальний аналіз їхніх переваг та недоліків, сфери застосування. Окремо розглянуто можливі варіанти
модифікації імпедансних ланок з наведеними прикладами. Показано принцип побудови ізольованих перетворю-
вачів на основі імпедансних ланок. Бібл. 18, табл. 1, рис. 5.
Ключові слова: перетворювач, імпедансна ланка, коефіцієнт підсилення.
Вступ. Останнім часом перетворювачі з X-імпедансною та квазі-імпедансною ланками привер-
тають до себе значну увагу в зарубіжних наукових виданнях, в значній мірі через специфічні властиво-
сті регулювання напруги в широкому
діапазоні та низку інших переваг.
Зокрема, широкого застосуван-
ня вони набули в інверторах, при-
значених для інтеграції енергії в ме-
режу від відновлюваних або альтер-
нативних джерел, особливо для фото-
електричних перетворювачів (рис. 1).
Інвертор на основі X-імпедансної
ланки (рис. 1, а) поєднує властивості
інвертора напруги (рис. 1, б) та інвер-
тора струму (рис. 1, в) і може як по-
нижувати, так і підвищувати вхідну
напругу. Підвищення напруги досяга-
ється шляхом введення додаткового
режиму повної провідності, коли від-
криті всі транзистори. На рис. 1, г по-
казана структурна схема перетворю-
вача для відновлюваних джерел енер-
гії. В класичному варіанті передбача-
ється використання додаткового ета-
пу перетворення енергії за допомо-
гою підвищуючого DC-DC перетво-
рювача, в той час як використання ім-
педансної ланки позбавляє цієї не-
обхідності.
Окрім широкого діапазону ре-
гулювання вхідної напруги інвертора
подібні ланки також мають такі пере-
ваги, як стійкість до одночасного від-
криття транзисторів мостової схеми, що може виникати через електромагнітні завади. Підвищення
надійності та скорочення кількості етапів перетворення енергії надає додаткові переваги у практич-
ному застосуванні. Квазі-імпедансна ланка додатково забезпечує неперервний вхідний струм, менші
пульсації струму та низький струм ввімкнення.
© Гусев О.О., Чуб А.І., Вінніков Д.В., 2015
26 ISSN 1607-7970. Техн. електродинаміка. 2015. № 3
Основною рушійною силою в силовій електроніці сьогодення є технологічні досягнення в га-
лузі матеріалознавства. Зокрема, поява приладів на базі широкозонних напівпровідників з великою
рухомістю зарядів дозволяє значно підвищувати частоту перемикання імпульсних перетворювачів,
що призводить до помітного зменшення розміру пасивних компонентів. Це значно розширює можли-
вість практичного впровадження наведених ланок.
Водночас, вищезгадані ланки також мають ряд недоліків, які обмежують їхнє застосування і
спонукають до пошуку нових рішень. Основним недоліком, у першу чергу, вважають обмежене вико-
ристання напруги ланки постійного струму (VDC), адже нульова напруга, яка відповідає режиму пов-
ної провідності, коли відкриті всі транзистори, обмежує максимальне діюче значення вихідної напру-
ги інвертора. У свою чергу це призводить до необхідності підвищувати амплітуду напруги ланки по-
стійного струму, що є небажаним для напівпровідникових приладів, а в деяких випадках суттєво зву-
жує можливості їхнього застосування.
Метою статті є порівняльний аналіз усіх існуючих на даний момент імпедансних ланок для
джерел напруги та їхніх похідних, виявлення переваг та недоліків, зокрема щодо їхнього практичного
застосування в напівпровідникових перетворювачах енергії.
X-імпедансна та квазі-імпедансна ланки були вперше представлені в [1] у 2003 році та в [2,
3] у 2008 році відповідно. Вони окремо проілюстровані на рис. 2, а та рис. 2, б. Їхнє застосування на
вході інвертора дозволяє підтримувати середню напругу ланки постійного струму (VDC) в певному
діапазоні, незважаючи на зміни вхідної напруги VIN. Якщо рівень вхідної напруги достатній або ви-
щий за необхідний, то імпедансний інвертор працює як звичайний інвертор напруги з індексом моду-
ляції M ≤ 1. Якщо рівень напруги нижчий за необхідний, то напруга ланки постійного струму VDC (її
амплітудне значення) підвищується за рахунок введення режиму повної провідності, що в окремих
випадках зменшує діапазон регулювання індексу модуляції. У такому випадку повний період пере-
микання складається з трьох режимів: активного з тривалістю tA, нульового tZ та режиму повної про-
відності tS
ZSA tttT ++= . (1)
Під час режиму повної провідності, коли відкриті всі транзистори, напруга VDC має нульове
значення, а енергія накопичується в індуктивностях. Вже на наступному етапі, який називають актив-
ним режимом перетворювача, накопичена енергії передається як у навантаження, так і в конденсато-
ри імпедансної ланки, що призводить до зростання напруги на конденсаторах і у ланці постійного
струму загалом. Слід зазначити, що відносна тривалість інтервалу повної провідності DS визначає
статичний коефіцієнт підсилення перетворювача K та середню напругу на конденсаторах квазі-
імпедансної ланки
1
1 2
DC
IN S
VK
V D
= =
−
, 1
1
1 2
S
C IN C
S
DV V V
D
−
= ⋅ =
−
, 2 1 2
S
C IN C IN
S
DV V V V
D
= ⋅ = −
−
. (2,3,4)
Більш докладно принцип дії описаний в згаданих вище роботах. Зокрема в них показано, що
квазі-імпедансна ланка, на відміну від X-імпедансної, має неперервний вхідний струм, що є дуже важ-
ливим у випадку її використання як вхідного каскаду перетворювача для фотоелектричних або палив-
них елементів. Це дозволяє уникнути застосування вхідного конденсатора.
Вищезгадане обмежене використання напруги ланки постійного струму VDC є основним недо-
ліком імпедансних ланок, але не єдиним. Окремо можна також виділити значну кількість пасивних
компонентів та можливість резонансних явищ. Розглянемо існуючі модифікації імпедансних ланок та
їхні похідні, які були запропоновані з метою удосконалення існуючих рішень.
Похідні імпедансні ланки. На рис. 2 показано основні існуючі модифікації імпедансних ла-
нок. Розділена імпедансна ланка, що показана на рис. 2, в, була вперше представлена в роботі [4]. За-
пропонована концепція має можливість поєднувати декілька незалежних вхідних джерел напруги.
Така ланка має аналогічний коефіцієнт підсилення, але меншу напругу і пульсації струму в пасивних
елементах. Важливим є також і те, що амплітуда напруги на напівпровідникових елементах залиша-
ється аналогічною попереднім ланкам. Серед очевидних недоліків слід відзначити асиметрію роботи
схеми при асиметрії вхідних напруг. Головним джерелом втрат енергії, як і в попередніх схемах, є
діод в імпедансній ланці.
ISSN 1607-7970. Техн. електродинаміка. 2015. № 3 27
VIN
Z-source
VIN
C1
C2
VIN
quasi-Z-source
Trans-Z-source
VDC VDC
VDC
C1
C1
C2L1
L2
L1 L2
T
TZ-source Y-source
VIN VDC
C1
L1
L2
L3
VDC
C1L1 L2
L4L3
C2
VIN
(а) (б)
(г)
(з)(ж)
Trans-Quasi-Z-source
VIN VDCC1
L1 L2
(д)
VIN VDC
C1
L1
L2
VIN
LCCT quasi-Z-source
VDCC1
C2
L1 L2
(е)
(и)
Г-Z-source
VIN1
EZ-source
VDC
C1
L1
(в)
Імпедансна X-ланка Квазі-імпедансна ланка
VIN2 C2L12
Розділена імпедансна ланка
Трансформаторна
імпедансна ланка
Трансформаторна квазі-
імпедансна ланка
LCCT
квазі-імпедансна ланка
Г-подібна імпедансна ланка Т-подібна імпедансна ланка Y-подібна імпедансна ланка
n : 1 n : 1
(n)
n
1
L3(1)
n : 1 N1
N2
N3
m : 1
Рис. 2
Цікаве рішення (рис. 2, г) представлене в роботі [5]. Запропонована ланка отримала назву
трансформаторної імпедансної ланки через наявність у схемі магнітно-зв’язаних індуктивностей. За
рахунок різної кількості витків первинної та вторинної обмоток досягається більший коефіцієнт під-
силення при незмінній відносній тривалості імпульсу повної провідності. Окрім того, схема має лише
один конденсатор. Незважаючи на присутність слова трансформатор у назві, слід відзначити, що ви-
щезгадані магнітні компоненти виконують роль накопичувачів енергії, що має бути враховано при
розрахунку осердя.
Окрім перервного вхідного струму, головним недоліком такого схемного рішення є високі
вимоги до конструкції магнітних компонентів. Зокрема, наявність індуктивності розсіювання призво-
дить до значних стрибків струму в ланці постійного струму і додаткових втрат у транзисторах.
Трансформаторна квазі-імпедансна ланка (рис. 2, д) була запропонована в роботі [6]. Головна
ідея полягає в переміщенні виводу конденсатора з точки негативного на позитивний вхідний вивід. При
цьому ємність конденсатора може бути вдвічі зменшена, однак ця модифікація призводить до збіль-
шення пульсацій вхідного струму. Слід відзначити, що в роботі [6] для досягнення неперервного вхід-
ного струму запропоновано додати конденсатор між негативним вхідним виводом та центральною точ-
кою магнітно-зв’язаних індуктивностей. У цілому принцип роботи схеми від цього не змінюється.
28 ISSN 1607-7970. Техн. електродинаміка. 2015. № 3
На рис. 2, е представлена LCCT квазіімпедансна ланка [7]. Запропонована схема поєднує висо-
кий коефіцієнт підсилення з неперервним вхідним струмом навіть за умови малого навантаження. Оче-
видно, що це досягається за рахунок збільшеної кількості пасивних компонентів. Окрім наявності
магнітно-зв’язаних індуктивностей та двох конденсаторів, на вході присутня ще одна індуктивність.
Рішення на основі магнітно-зв’язаних індуктивностей отримало свій подальший розвиток у Г, Т
та Y-подібних ланках, які були запропоновані в роботах [8−10] та показані на рис. 2, ж-и відповідно.
Г-подібна імпедансна ланка поєднує високий коефіцієнт підсилення з відносно незначною кі-
лькістю пасивних елементів. Головна відмінність полягає у оберненій залежності коефіцієнта підси-
лення від співвідношення витків. Зокрема, теоретичний максимум досягається при n=1. Як висновок,
схему рекомендовано до використання там, де необхідний високий коефіцієнт підсилення напруги.
Недоліки полягають у відносно великих пульсаціях струму у обмотках індуктивностей та перервному
вхідному струмі. Слід зазначити, що існують також модифікації Г-подібної ланки з додатковими па-
сивними елементами, які мають неперервний вхідний струм [11].
Т-подібна імпедансна ланка може досягати високих значень коефіцієнта підсилення за раху-
нок застосування двох пар магнітно-зв’язаних індуктивностей та двох конденсаторів. Незважаючи на
складність конструкції, вона має перервний вхідний струм, окрім того, схема може потерпати від
значних перехідних струмів, що пов’язано з резонансними явищами. Ці недоліки разом з великою
кількістю пасивних компонентів роблять таку схему сумнівною для практичного застосування.
Y-подібна імпедансна ланка має в своєму складі діод, три магнітно-зв’язаних індуктивності та
конденсатор. Незважаючи на свою простоту та високий коефіцієнт підсилення, ця схема має ряд недо-
ліків, які також ставлять під сумнів її практичне застосування. Зокрема, великий вплив мають індук-
тивності розсіювання, наявність яких призводить до стрибків струму та напруги в напівпровідниках.
Слід також відзначити, що відсутні експериментальні дані в режимі понижуючого перетворювача. В
роботі заявлено про теоретично широкий клас можливих перетворювачів на основі цієї ланки, але
експериментально перевірена лише її робота в підвищуючому режимі.
Формули розрахунку коефіцієнта підсилення за напругою K та відносної напруги на конден-
саторах VC1 та VC2 для всіх розглянутих у статті імпедансних ланок показані у зведеній таблиці.
Варіанти модифікації практично всіх вищезазначених схем узагальнені на рис. 3. Найпоши-
реніший спосіб модифікації полягає у використанні комутованої індуктивності, яка зображена на
рис. 3, а [12, 13]. Приклад модифікації квазі-імпедансної ланки показаний на рис. 3, б. Таким чином
(а) (б)
(в)
Switched Inductor
(комутований індуктор)
(г)
(д)
VIN C1
C2
L1 L2 T1
T2
T3
T4
VOUT
C3
L3
D1 D2
D3
VIN C1
C2
L1 L2 T1
T2
T3
T4
VOUT
C3
L3
D1
D2
D3
VIN C1
C2
L1 L2 L3
C3
T1
T2
T3
T4
VOUT
C4
D1 D2
VIN C1
C2
L1 L2 L3
C3
T1
T2
T3
T4
VOUT
C4
D1
D2
(е)
VIN C1
C2
L1 T1
T2
T3
T4
VOUT
D1
D2
D3
D4
L2
L3
Рис. 3
ISSN 1607-7970. Техн. електродинаміка. 2015. № 3 29
збільшується коефіцієнт підсилення за рахунок додаткових індуктивностей, які виконують функцію
накопичення енергії.
Каскадний спосіб модифікації квазі-імпедансної ланки проілюстрований на рис. 3, в-е. Зокре-
ма, перший варіант модифікації (рис. 3, в) отримав назву ємнісного каскадування (CAEB − capacitor
assisted extended boost). Слід відзначити, що на рис. 3, г зображена подальша модифікація ємнісного
каскадування, яка дає можливість зменшити розмір конденсаторів. Другий варіант каскадування
(рис. 3, д) отримав назву діодного (DAEB − diode assisted extended boost). Аналогічно ємнісному кас-
кадуванню на рис. 3, е показано подальшу модифікацію діодного каскадування. Ємнісне каскадуван-
ня більш прийнятне, оскільки потребує меншої кількості напівпровідникових компонентів, а значить
має нижчі втрати потужності.
Всі ці підходи модифікацій суттєво обмежені в практичному використанні через велику кіль-
кість пасивних компонентів та додаткові втрати у напівпровідниках. Слід також відзначити, що на
даний момент відсутні наукові публікації, присвячені дослідженню каскадної модифікації вищезга-
даними способами решти імпедансних ланок.
Підсилювальні характеристики перетворювачів на основі розглянутих ланок узагальнені на
рис. 4, де 1 − Z, quasi-Z-source, EZ-source; 2 − trans-Z-source, trans-quasi-Z-source, LCCT; 3 − Г-source;
4 − TZ -source; 5 − Y-source, CAEB, DAEB. Рис. 4, а ілюструє коефіцієнт підсилення напруги ланки
постійного струму в залежності від відносної тривалості інтервалу повної провідності, в той час як
рис. 4, б ілюструє коефіцієнт підсилення в залежності від співвідношення витків для базових та обох
трансформаторних імпедансних ланок, LCCT, Y-подібної та Г-подібної ланок.
Очевидно, що всі схеми мають безкінечний коефіцієнт підсилення, який на практиці обмеже-
ний втратами в перетворювачі. Як правило, відносна тривалість інтервалу повної провідності DS змі-
нюється в межах від 0 до 0,25. З рис. 4, а видно, що найменшим коефіцієнтом підсилення наділені
імпедансні ланки, які не мають магнітно-зв’язаних та комутованих індуктивностей. Водночас най-
більший коефіцієнт підсилення має Т-подібна імпедансна ланка за рахунок подвійної кількості магні-
тно-зв’язаних індуктивностей.
Коефіцієнт підсилення каскадних схем співпадає з коефіцієнтом підсилення ланок з магнітно-
зв'язаними індуктивностями за умови n=2, а, зокрема, для обох трансформаторних ланок, LCCT та Y-
подібної імпедансних ланок.
Рис. 4, б показує, що зі зростанням співвідношення обмоток коефіцієнт підсилення зростає в
усіх схемах за виключенням Г-подібної ланки, яка має обернену залежність. Особливість цієї ланки
полягає в неможливості її роботи при співвідношенні витків, рівному n=1.
Рис. 4
30 ISSN 1607-7970. Техн. електродинаміка. 2015. № 3
Топологія Коефіцієнт підси-
лення, B
Відносна напруга на
конденсаторі C1
Відносна напруга на
конденсаторі C2
Неперервність
вхідного
струму
Z-source
SD21
1
−
S
S
D21
D1
−
−
S
S
D21
D1
−
−
-
quasi-Z-source
SD21
1
−
S
S
D21
D1
−
−
S
S
D21
D
−
+
EZ-source
SD21
1
−
S
S
D21
D1
−
−
S
S
D21
D1
−
−
+
Trans-Z-source
SD)n1(1
1
+−
S
S
D)n1(1
D1
+−
−
- -
Trans-quasi-Z-
source SD)n1(1
1
+−
S
S
D)n1(1
nD
+−
- -
LCCT quasi-Z-
source SD)n1(1
1
+−
S
S
D)n1(1
D1
+−
−
S
S
D)n1(1
nD
+−
+
Г-Z-source
SD
1n
n1
1
⋅
−
−
S
S
D
1n
n1
D1
⋅
−
−
−
- -
TZ-source
SD)mn2(1
1
++−
S
S
D)mn2(1
D)mn1(
++−
++
S
S
D)mn2(1
D)mn1(
++−
++
-
Y-source
)NN(
D)NN(1
1
23
S13
−
+
−
2
S
23
13
S
D)
)NN(
NN(1
D1
−
+
−
− - -
CAEB, DAEB
SD31
1
−
S
S
D31
D21
−
−
S
S
D31
D2
−
+
Перетворювачі на основі імпедансних ланок з гальванічною ізоляцією. Подальшого роз-
витку імпедансні ланки набули в перетворювачах, де необхідна гальванічна ізоляція входу та виходу.
Зокрема, в роботі [14] представлено клас DC-AC перетворювачів з широким діапазоном регулювання
та гальванічною ізоляцією на основі X-імпедансної (рис. 5, а), квазі-імпедансної (рис. 5, б) та транс-
форматорної ланки (рис. 5, в). Як бачимо, гальванічна ізоляція досягається шляхом заміни індуктив-
ностей на магнітно-зв’язані індуктивності та додаванням одного додаткового ключа, який відповідає
за підвищення напруги. Слід відзначити, що в цьому випадку перетворювач має вже два ступеня пе-
ретворення енергії. Такі перетворювачі можуть знайти своє призначення для відновлюваних джерел
енергії, в яких необхідна гальванічна ізоляція.
Висновки. В роботі виконано порівняльний аналіз існуючих на даний момент базових імпе-
дансних ланок для перетворювачів з джерелом напруги. В результаті аналізу виявлені їхні переваги
та недоліки. За рахунок введення інтервалу повної провідності досягається високий коефіцієнт підси-
лення, який на практиці обмежений втратами в перетворювачі. Найменшим коефіцієнтом підсилення
наділені імпедансні ланки, які не мають магнітно-зв’язаних та комутованих індуктивностей. Водно-
час найбільший коефіцієнт підсилення має Т-подібна імпедансна ланка за рахунок подвійної кількос-
ті магнітно-зв’язаних індуктивностей.
Як наслідок, основною областю застосування є перетворювачі для відновлюваних та альтер-
нативних джерел енергії. Окремо виділимо можливе застосування в сфері електропривода. Зокрема, в
роботах [15−17] показані результати досліджень імпедансних ланок у перетворювачах з двигуном в
якості навантаження.
ISSN 1607-7970. Техн. електродинаміка. 2015. № 3 31
Розглянуто можливі варіанти модифікації ба-
зових імпедансних ланок з наведеними прикладами.
Показано принцип побудови ізольованих перетворю-
вачів на основі імпедансних ланок.
З іншого боку, залишається багато не розкри-
тих питань. При наявності резонансних контурів пи-
тання стійкості таких перетворювачів є актуальним та
мало дослідженим [18]. Більшість таких перетворюва-
чів є немінімально фазовими системами, що усклад-
нює проектування швидкодіючих систем керування.
Важливо також зазначити, що при зростанні частоти
перемикання можуть зростати втрати в магнітних ком-
понентах, значно підвищуються вимоги до їхнього
конструктивного виконання та паразитних параметрів.
1. Peng F.Z. Z-Source Inverter // IEEE Trans.
Ind. Applicat. – 2003. – № 39(2). – Pр. 504-510.
2. Anderson J., Peng F.Z. A Class of Quasi-Z-
Source Inverters // Proc. of Industry Applications Society
Annual Meeting, 2008. IAS '08. IEEE. – 2008. – Pр.1-7.
3. Anderson J., Peng F.Z. Four quasi-Z-Source
inverters // Proc. of IEEE Power Electronics Specialists
Conference, PESC’2008. – 2008. – Pр. 2743-2749.
4. Loh P.C., Gao F., Blaabjerg F. Embedded
EZ-Source Inverter // IEEE Trans. Ind. App. – 2010. – №
46(1). – Pр. 256-267.
5. Strzelecki R., Adamowicz M., Strzelecka N.,
Bury W. New type T-source inverter // Proc. of Compatibility
and Power Electronics (CPE), 2009 6th International Conference-Workshop. – 2009. – Pр. 191-195.
6. Adamowicz M., Guzinski J., Vinnikov D., Strzelecka N. Trans-Z-source-like Inverter with Built-in DC
Current Blocking Capacitors // Proc. of Compatibility and Power Electronics (CPE), 2011 7th International Conference-
Workshop. – 2011. – Pр. 137-143.
7. Adamowicz M., Strzelecki R., Peng F.Z., Guzinski J., Rub H.A. New Type LCCT-Z-Source Inverters //
Proc. of EPE 2011. – 2011. – Pр. 1-10.
8. Loh P.C., Li D., Blaabjerg F. Γ-Z-Source Inverters // IEEE Trans. Power Electron. (letters). – 2013. –
№ 28(11). – Pр. 4880-4884.
9. Nguyen M.K., Lim Y.C., Kim Y.G. TZ-Source Inverters // IEEE Trans. Ind. Electron. – 2013. – №
60(12). – Pр. 5686-5695.
10. Siwakoti Y.P., Loh P.C., Blaabjerg F., Town G.E. Y-Source Impedance Network // IEEE Trans.
Power Electron. (Letter). – 2014. – № 29(7). – Pр. 3250-3254.
11. Mo W., Loh P.C., Blaabjerg F. Voltage type Γ-source Inverters with Continuous Input Current and
Enhanced Voltage Boost Capability // Proc. of 15th International Power Electronics and Motion Control Conference,
EPE-PEMC 2012 ECCE Europe. – 2012. – Pр. 1-8.
12. Ahmed F., Cha H., Kim S.H., Kim H.G. A High Voltage Gain Switched-Coupled-Inductor Quasi-Z-
Source Inverter // Proc. of The 2014 International Power Electronics Conference IPEC-Hiroshima ECCE-ASIA. – 2014.
– Pр. 480-484.
13. Vinnikov D., Roasto I., Jalakas T., Ott S. Extended Boost Quasi-Z-Source Inverters: Possibilities and
Challenges // Electronics and Electrical Engineering. – 2011. – №.112(6). – Pр. 51-56.
14. Shuai J., Dong C., Peng F.Z. High frequency transformer isolated Z-source inverters // APEC. – 2011.
– Pр. 442-449.
15. Dongsen S., Ge B., W. Wu, D. Bi, Peng F.Z., Haitham A.R. Quasi-Z source inverter based pole-phase
modulation machine drive system // Proc. of Electrical Machines and Systems (ICEMS), 2011 International Conference
on. – 2011. – № 112(6). – Pр. 1-6.
16. Rajaei A.H., Mohamadian M., Dehghan S.M., Yazdian A. Single-phase induction motor drive system
using z-source inverter // Electric Power Applications, IET. – 2010. – № 4 (1). – Pр. 17-21.
17. Baby L.M., Salitha K. Speed control of maximum boost controlled Z source converter fed induction
motor drive with peak DC link voltage control // Proc. of Control Communication and Computing (ICCC) 2013
VIN C1
C2
L1
L2 T1
T2
T3
T4
VOUT
D1 L3
C3
T0
VIN
C1
T n : 1
T1
T2
T3
T4
VOUT
L1
C3
T0
(а)
(б)
VIN
C1
C2
L1
L2
C3
C4 L4
L3
T1
T2
T3
T4
VOUT
(в)
Рис. 5
32 ISSN 1607-7970. Техн. електродинаміка. 2015. № 3
International Conference on. – 2013. – Pр. 281-286.
18. Husev O. Determining of the controller parameters of the QZS DC/DC converter control system providing
small signal stability // Tekhnichna Elektrodynamika. – 2013. – No 5. – Pp. 18-23. (Ukr)
УДК 621.314.1 (http://www.teacode.com/online/udc/62/621.314.html)
СРАВНЕНИЕ ИМПЕДАНСНЫХ ЗВЕНЬЕВ ДЛЯ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЕЙ С ИСТОЧНИКОМ
НАПРЯЖЕНИЯ
А.А. Гусев1,2, канд.техн.наук, А.И. Чуб1, Д.В. Винников1, докт.техн.наук
1 - Таллиннский университет технологий,
ул. Ехитаяте, 5, Таллинн, 19086, Эстония,
2 - Черниговский национальный технологический университет,
ул. Шевченко, 95, Чернигов, 14027, Украина.
e-mail: oleksandr.husev@ieee.org
Рассмотрены основные существующие на данный момент базовые импедансные звенья для преобразователей
с источником напряжения. Приведен подробный анализ их преимуществ и недостатков, области применения.
Отдельно рассмотрены возможные варианты модификации импедансных звеньев с приведенными примерами.
Показано принцип построения изолированных преобразователей на основе импедансных звеньев.
Библ. 18, табл. 1, рис. 5.
Ключевые слова: преобразователь, импедансное звено, коэффициент усиления.
COMPARISON OF THE IMPEDANCE- SOURCE NETWORKS FOR VOLTAGE-FED COVERTERS
O. Husev1,2, A. Chub1, D. Vinnikov1,
1 - Tallinn University of Technology,
str. Ehitayate, 5, Tallinn, 19086, Estonia,
2 - Chernihiv National University of Technology,
str. Shevchenko, 95, Chernihiv, 14027, Ukraine.
e-mail: oleksandr.husev@ieee.org
Impedance networks cover the entire realm of electric power conversion in a wide range of applications. Many con-
verter topologies are presented in the literature in order to overcome the limitations of the traditional voltage source,
current source, classical buck-boost, unidirectional and bidirectional converter topologies. This paper presents review
of the main exist impedance-source networks for voltage-fed converter applications. The detailed analysis of their pros
and cons is revealed. Boost factor of the different impedance networks is compared. The impedance networks that are
based on the coupled inductors can have higher boost performance due to the adjustable turn’s ratio of the windings.
The comparison in terms of input current behavior is presented as well. Modification examples of the impedance-
sourced converters are separately considered. Design principles of the isolated and cascaded converters based on the
impedance-source networks are shown. The field of application is discussed. Doe to the wide voltage regulation range
along with cross conduction immunity discussed solutions are promising for the renewable energy applications.
References 18, table 1, fіgures 5.
Key words: voltage-fed converter, impedance-source network, boost factor.
Надійшла 04.11.2014
Остаточний варіант 25.12.2014
|
| id | techned_org_ua-article-926 |
| institution | Technical Electrodynamics |
| keywords_txt_mv | keywords |
| language | Ukrainian |
| last_indexed | 2026-06-16T01:15:15Z |
| publishDate | 2015 |
| publisher | Інститут електродинаміки НАН України, Київ |
| record_format | ojs |
| resource_txt_mv | technedorgua/3d/2fb2ddb28653ee068fe0ff78a0e63d3d.pdf |
| spelling | techned_org_ua-article-9262023-01-01T15:37:41Z COMPARISON OF THE IMPEDANCE- SOURCE NETWORKS FOR VOLTAGE-FED COVERTERS ПОРІВНЯННЯ ІМПЕДАНСНИХ ЛАНОК ДЛЯ ПЕРЕТВОРЮВАЧІВ З ДЖЕРЕЛОМ НАПРУГИ Гусев, О.О. Чуб, А.І. Вінніков, Д.В. voltage-fed converter impedance-source network boost factor перетворювач імпедансна ланка коефіцієнт підсилення Impedance networks cover the entire realm of electric power conversion in a wide range of applications. Many converter topologies are presented in the literature in order to overcome the limitations of the traditional voltage source, current source, classical buck-boost, unidirectional and bidirectional converter topologies. This paper presents review of the main exist impedance-source networks for voltage-fed converter applications. The detailed analysis of their pros and cons is revealed. Boost factor of the different impedance networks is compared. The impedance networks that are based on the coupled inductors can have higher boost performance due to the adjustable turn’s ratio of the windings. The comparison in terms of input current behavior is presented as well. Modification examples of the impedancesourced converters are separately considered. Design principles of the isolated and cascaded converters based on the impedance-source networks are shown. The field of application is discussed. Doe to the wide voltage regulation range along with cross conduction immunity discussed solutions are promising for the renewable energy applications. References 18, table 1, fіgures 5. Розглянуто основні існуючі на даний момент базові імпедансні ланки для перетворювачів з джерелом напруги. Наведено детальний аналіз їхніх переваг та недоліків, сфери застосування. Окремо розглянуто можливі варіанти модифікації імпедансних ланок з наведеними прикладами. Показано принцип побудови ізольованих перетворювачів на основі імпедансних ланок. Бібл. 18, табл. 1, рис. 5. Інститут електродинаміки НАН України, Київ 2015-04-28 Article Article application/pdf https://techned.org.ua/index.php/techned/article/view/926 Tekhnichna Elektrodynamika; No. 3 (2015): TEKHNICHNA ELEKTRODYNAMIKA; 025 ТЕХНІЧНА ЕЛЕКТРОДИНАМІКА; № 3 (2015): ТЕХНІЧНА ЕЛЕКТРОДИНАМІКА; 025 2218-1903 1607-7970 uk https://techned.org.ua/index.php/techned/article/view/926/803 Авторське право (c) 2022 ТЕХНІЧНА ЕЛЕКТРОДИНАМІКА https://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0 |
| spellingShingle | перетворювач імпедансна ланка коефіцієнт підсилення Гусев, О.О. Чуб, А.І. Вінніков, Д.В. ПОРІВНЯННЯ ІМПЕДАНСНИХ ЛАНОК ДЛЯ ПЕРЕТВОРЮВАЧІВ З ДЖЕРЕЛОМ НАПРУГИ |
| title | ПОРІВНЯННЯ ІМПЕДАНСНИХ ЛАНОК ДЛЯ ПЕРЕТВОРЮВАЧІВ З ДЖЕРЕЛОМ НАПРУГИ |
| title_alt | COMPARISON OF THE IMPEDANCE- SOURCE NETWORKS FOR VOLTAGE-FED COVERTERS |
| title_full | ПОРІВНЯННЯ ІМПЕДАНСНИХ ЛАНОК ДЛЯ ПЕРЕТВОРЮВАЧІВ З ДЖЕРЕЛОМ НАПРУГИ |
| title_fullStr | ПОРІВНЯННЯ ІМПЕДАНСНИХ ЛАНОК ДЛЯ ПЕРЕТВОРЮВАЧІВ З ДЖЕРЕЛОМ НАПРУГИ |
| title_full_unstemmed | ПОРІВНЯННЯ ІМПЕДАНСНИХ ЛАНОК ДЛЯ ПЕРЕТВОРЮВАЧІВ З ДЖЕРЕЛОМ НАПРУГИ |
| title_short | ПОРІВНЯННЯ ІМПЕДАНСНИХ ЛАНОК ДЛЯ ПЕРЕТВОРЮВАЧІВ З ДЖЕРЕЛОМ НАПРУГИ |
| title_sort | порівняння імпедансних ланок для перетворювачів з джерелом напруги |
| topic | перетворювач імпедансна ланка коефіцієнт підсилення |
| topic_facet | voltage-fed converter impedance-source network boost factor перетворювач імпедансна ланка коефіцієнт підсилення |
| url | https://techned.org.ua/index.php/techned/article/view/926 |
| work_keys_str_mv | AT gusevoo comparisonoftheimpedancesourcenetworksforvoltagefedcoverters AT čubaí comparisonoftheimpedancesourcenetworksforvoltagefedcoverters AT vínníkovdv comparisonoftheimpedancesourcenetworksforvoltagefedcoverters AT gusevoo porívnânnâímpedansnihlanokdlâperetvorûvačívzdžerelomnaprugi AT čubaí porívnânnâímpedansnihlanokdlâperetvorûvačívzdžerelomnaprugi AT vínníkovdv porívnânnâímpedansnihlanokdlâperetvorûvačívzdžerelomnaprugi |