امروزه، با توجه به چالش ها و محدودیت های سوخت های فسیلی، انرژی های تجدیدپذیر نظیر باد، پیل های سوختی و سلول های خورشیدی اهمیت بیشتری یافته اند؛ با این حال، سطح ولتاژهای تولیدی با انرژی های تجدید پذیر كم است و برای كاربردهای صنعتی مناسب نیست. لذا به كارگیری مبدل های بسیار افزاینده DC-DC ضروری است. استفاده از مبدل بوست پایه به عنوان یك روش ساده برای افزایش سطح ولتاژ منبع ورودی معرفی می شود. ساختار ساده و پیاده سازی آسان این مبدل، باعث محبوبیت این مبدل برای كاربردهای افزایش ولتاژ شده است. اما، مبدل بوست پایه با محدودیت های زیادی نیز همراه است، در این مبدل تنها راه افزایش بهره ولتاژ، افزایش ضریب وظیفه كلید اصلی مبدل است. با افزایش بیش از حد ضریب وظیفه، تنش جریان كلید و ریپل جریان ورودی افزایش یافته، همچنین كاهش زمان خاموش بودن كلید مبدل باعث تشدید اثر منفی بازیافت معكوس دیود خروجی می شود. به منظور بهبود و یا رفع چالشهای مبدل بوست، ساختارهای جدیدی ارائه شده اند. به طوركلی رسیدن به بهره و راندمان بالا، هزینه كمتر و قابلیت اطمینان بیشتر از جمله مهمترین اهداف در طراحی مبدل های جدید است، همچنین در ساختارهای جدید سعی شده تا مسائلی نظیر كلیدزنی سخت و استفاده از المان های زیاد جهت حصول بهره بالا حل شود. به منظور افزایش بهره ساختارهای متنوعی مانند كسكید، سلف های تزویج شده و خازن های كلیدشده ارائه شده اند. همچنین تكنیك هایی مانند استفاده از ساختارهای درهمتنیده با هدف كاهش ریپل جریان ورودی و یا استفاده از مدارات كلمپ و كلید زنی نرم به منظور افزایش راندمان مورد توجه قرار گرفته اند. مبدل های افزاینده جدید DC-DC عمدتا تركیبی از این ساختارها و تكنیكها می باشند.
در فصل نخست این پایان نامه تكنیك های پایه این مبدل ها بحث می شوند. فصل دوم به معرفی تعدادی از ساختارهای بسیار افزاینده جدید اختصاص داده شده است. در ادامه، در فصل های سوم چهارم، دو مبدل درهم تنیده ی بسیار افزاینده پیشنهاد می شوند و به تفصیل مورد تحقیق و مطالعه قرار می گیرند.
در این پژوهش، دو ساختار جدید برای مبدل DC-DC افزاینده ارائه شده است. در ساختار اول، از تركیب ساختار درهم تنیده با سلف های تزویج شده متقاطع و شبكه شبه Z-Source استفاده شده است. تركیب این تكنیك ها باعث شده است مبدل بتواند در ضرایب وظیفه پایین به بهره ولتاژ بالایی دست پیدا كند و در عین حال، تنش ولتاژ روی كلیدهای قدرت كاهش یابد. كاهش تنش ولتاژ، كاهش تلفات هدایتی و افزایش بازدهی مبدل را به همراه دارد. همچنین، استفاده از ساختار درهم تنیده و سلف های تزویج شده متقاطع باعث كاهش قابل توجه ریپل جریان ورودی و تقسیم مناسب جریان بین فازها می شود. این تقسیم جریان علاوه بر كاهش تنش جریان و تلفات هدایتی عناصر، باعث بهبود توزیع حرارتی بین فازها نیز می شود. از طرف دیگر، تقسیم جریان بین دیودهای مسیر توان باعث كاهش جریان عبوری از هر دیود و در نتیجه كاهش زمان بازیافت معكوس آن ها می شود. همچنین، در برخی از دیودهای مسیر توان، خاموش شدن در شرایط جریان صفر ZCS اتفاق می افتد كه باعث كاهش اثر بازیافت معكوس و تلفات ناشی از آن می شود. زمین مشترك بین ورودی، خروجی و كلیدهای قدرت نیز از دیگر ویژگی های این ساختار است كه طراحی مدار راه انداز گیت و مدار كنترل را ساده تر می كند.
ساختار دوم، با اضافه كردن یك مدار اسنابر به ساختار اول، عملكرد كلیدها و دیودها از نظر كلیدزنی بهبود داده شده است. این مدار باعث می شود كلیدهای قدرت در هنگام خاموش شدن تحت شرایط ولتاژ صفر ZVS و هنگام روشن شدن تحت شرایط جریان صفر ZCS قرار گیرند. در نتیجه، هم پوشانی ولتاژ و جریان در لحظه كلیدزنی كاهش یافته و تلفات كلیدزنی كلیدها كمتر می شود. بنابراین، ساختار دوم ضمن حفظ مزایای ساختار اول، با فراهم كردن شرایط كلیدزنی نرم برای كلیدهای قدرت، امكان كاهش بیشتر تلفات و افزایش بازدهی مبدل را فراهم می كند.
برای بررسی عملكرد و صحت تحلیل های انجام شده، نمونه های عملی هر دو ساختار با توان 300ولتاژ ورودی 40 و ولتاژ خروجی400 طراحی و ساخته شده اند. نتایج به دست آمده از آزمایش های عملی، تطابق مناسبی با تحلیل های تئوری نشان داده و عملكرد مناسب ساختارهای پیشنهادی را تأیید می كنند.