KONTROL INTERLEAVED BIDIRECTIONAL DC-DC CONVERTER MENGGUNAKAN METODE ARUS KONSTAN PADA KONDISI CRITICAL CONDUCTION MODE (CRM)

MARIO NORMAN SYAH, Ir. Eka Firmansyah, S.T., M.Eng., Ph.D., IPM.;Dzuhri Radityo Utomo, S.T., M.E., Ph.D.

2022 | Tesis | MAGISTER TEKNIK ELEKTRO

Non-isolated bidirectional dc-dc converter adalah topologi penting untuk menghubungkan level tegangan yang berbeda di kedua arah aliran daya. Konverter dengan operasi CCM mengalami rugi-rugi pensaklaran dan konduksi pada tingkat daya rendah karena operasi hard-switching pada frekuensi tinggi. Soft-switching dapat dicapai dengan mengoperasikan konverter dalam operasi CRM. Namun, ripple arus output akan meningkat untuk nilai arus rata-rata yang sama dari konverter dengan operasi CCM. Topologi konverter interleaved dapat digunakan sebagai ripple cancellation untuk mengurangi ripple arus output. Pada interelaved bidirectional dc-dc converter, dua atau lebih induktor digunakan. Arus yang tidak seimbang dapat disebabkan oleh perbedaan nilai internal resistance, dan nilai induktansi yang ada pada induktor di pasaran. Arus yang tidak seimbang pada setiap induktor dapat mengakibatkan proses interleaving tidak sempurna sehingga ripple cancellation tidak dapat dicapai. Penelitian ini mengembangkan kontrol mengguanakan metode arus konstan dengan current balancing pada kondisi CRM. Penelitian ini bertujuan untuk menurunkan ripple arus output, meningkatkan efisiensi, dan mencapai operasi soft-switching pada kondisi induktor non-ideal. Kontrol yang dikembangkan dimodelkan dan disimulasikan menggunakan LTspice dan divalidasi dengan eksperimen prototipe hardware. Hasil menunjukkan menurunya ripple arus output, meningkatnya efisiensi, dan tercapainya operasi soft-switching pada konverter dalam berbagai kondisi induktor non-ideal.

A non-isolated bidirectional dc-dc converter is an essential topology for interfacing different voltage levels in both power flow directions. The converter with CCM operation produces more losses due to hard-switching in the high-frequency operation. The soft-switching can be achieved by operating the converter in critical CRM operation. However, the inductor current ripple and current stress will increase for the same average current rating of the converter with CCM operation. The converter topology can be interleaved to gain advantages such as ripple cancellation and increased power handle. In the interleaved bidirectional converter, two or more inductors are used depending on the phases that are used in the converter. The unbalanced currents can be caused by differences in the internal resistance value, fabrication error, and the inductance of the inductor found in the market. Also, the ripple cancellation is failed to achieve due to the unbalanced current in each inductor. This study aims to reduce the output current ripple, increase the efficiency, and achieve soft-switching operation under non-ideal inductor conditions. The controls were modeled and simulated using LTspice and validated by experimental hardware prototypes. The results show a decrease in output current ripple, an increase in efficiency, and the achievement of soft-switching operation on the converter under various non-ideal inductor conditions.

Kata Kunci : Interleaved bidirectional dc-dc converter, CRM, current balancing, soft-switching, arus konstan