Análisis del convertidor elevador síncrono bajo modo de operación TCM-ZVS y ratio de tensiones variable

Abstract

En este trabajo se presenta el estudio del diseño de un convertidor elevador bidireccional de 800 V basado en SiC. El principal objetivo es obtener alto rendimiento en un rango amplio de carga por medio de conmutaciones a tensión cero (ZVS) aplicando modo de operación de corriente triangular (TCM). Aplicar TCM implica frecuencia de conmutación variable y un gran rizado de corriente por la bobina. Estos dos inconvenientes se pueden solventar gracias al uso de MOSFET de SiC y de técnicas de entrelazado aplicadas a una agrupación modular de convertidores elevadores. Para operar en TCM y conseguir ZVS se necesita, además, una selección adecuada de los valores corriente de valle y tiempo muerto. Por ello, en este trabajo se presenta un estudio analítico de cómo escoger apropiadamente dicho par de valores y así minimizar las pérdidas de potencia durante el tiempo muerto cuando el ratio de tensiones es variable. Tradicionalmente, este tipo de pérdidas no se tienen en cuenta por su bajo impacto. Si embargo, si se trabaja a alta frecuencia de conmutación, especialmente con MOSFET de SiC con alta caída de tensión en inversa, parece necesario incluir esta fuente de pérdidas durante el intervalo resonante al modelo de pérdidas tradicional.