Design and Implementation of an Analog Controller Based on K-factor Design Method for a Novel Isolated Z-Source DC-DC Converter with High Voltage Gain

In this study, an analog control circuit design and implementation are performed by using the K-factor design method for a novel isolated Z-source dc-dc converter with high voltage gain. The closed loop system created by the control circuit ensures a constant output voltage at the converter output although there is a step change in input voltage and load within certain limits. The K-factor design method used to design the control circuit allows obtaining the design of the feedback circuit with a certain flow of mathematical equations. The mathematical method used to calculate the control circuit elements increases the reliability of the closed loop system. In this study, firstly, theoretical study of a closed loop control of a novel Z-source dc-dc converter topology is completed with K-factor design method. Secondly, the theoretical study results are analyzed by implementing a simulation study in PLECS. Lastly, by conducting an experimental study, simulation results and experimental results are compared. As a result, the verification of the experimental study that results in 1% error margin of the simulation study has formed the basis of a reliable control method for a new generation dc-dc converter. Bu çalışmada yeni nesil yüksek gerilim kazançlı ve izoleli Z-kaynak da-da dönüştürücü için K-faktör tasarım yöntemi kullanılarak analog kontrol devresi tasarımı ve uygulaması yapılmıştır. Kontrol devresi ile oluşturulan kapalı çevrim sistem giriş geriliminde ve yükte belirli sınırlar içerisinde değişim meydana gelmesine rağmen dönüştürücü çıkışında sabit çıkış gerilimi elde edilmesini sağlar. Kontrol devresini tasarlamak için kullanılan K-faktör tasarım yöntemi geri besleme devresinin tasarımını belirli bir matematiksel denklem akışı ile elde etmeyi sağlar. Kontrol devresi elemanlarını hesaplamak için kullanılan matematiksel yöntem kapalı çevrim sistemin güvenilirliğini arttırmaktadır. Bu çalışmada ilk olarak K-faktör tasarım yöntemi ile yeni nesil bir Z-kaynak da-da dönüştürücü topolojisinin kapalı döngü denetiminin teorik çalışması yapılmıştır. İkinci olarak PLECS de teorik çalışma sonuçları benzetim çalışması yapılarak incelenmiştir. Son olarak deneysel çalışma da yapılarak benzetim sonuçları ve deneysel sonuçlar karşılaştırılmıştır. Sonuç olarak deneysel çalışma sonuçlarının %1 hata payı ile benzetim çalışması sonuçlarını doğrulaması yeni nesil bir da-da dönüştürücü için güvenilir bir kontrol yönteminin altyapısını oluşturmuştur.