Convertidores multifase con conmutación suavemodelado y ecualizado de carga pasivo

Resumen

Las aplicaciones de convertidores CC/CC de altas prestaciones demandan principalmente: velocidad de respuesta, alta densidad de energía y buen rendimiento. La velocidad de respuesta está relacionada con la alta densidad de energía, ya que a mayor frecuencia de conmutación menor será el tamaño del convertidor y mayor será la velocidad de respuesta. Sin embargo, al subir la frecuencia de conmutación aumentan las perdidas por conmutación (menor rendimiento) y las interferencias electromagnéticas (mayor EMI). Si además el convertidor debe ser de una potencia elevada la construcción de dicho dispositivo se vuelve extremadamente difícil debido a los elementos parásitos inherentes al tamaño del mismo y a la dificultad de encontrar componentes que soporten determinadas tensiones y corrientes. Una opción es recurrir a la conexión en paralelo de etapas de menor potencia. De esta manera se tienen diseños modulares y redundantes, en los que disminuye el estrés de los componentes. Sin embargo, esta asociación tiene un precio: para que las etapas se repartan de igual forma la carga deben ser idénticas (tarea difícil) o poseer cada una un sistema de control adicional para el reparto de la corriente que por ella circula. Estos sistemas de control se clasifican en métodos pasivos o activos. Estos últimos añaden un lazo para controlar que la corriente en todas las etapas sea la misma. Aunque más exactos, encarecen el diseño, al añadir sensores de corriente y controladores, y añaden dificultad. Los métodos pasivos tratan de dotar al convertidor de una impedancia mayor de la que tiene, que será la encargada de repartir las corrientes. Son métodos más inexactos pero suelen ser más sencillos de implementar. También hay convertidores que por su funcionamiento y su naturaleza tienen alta impedancia. Estos convertidores son óptimos para la conexión en paralelo. En esta tesis se han estudiado dos topologías, ya existentes, desde el punto de vista de su impedancia: las topologías ZVS y ZVT. Ambas tienen conmutaciones suaves, es decir, algunos de sus semiconductores tienen conmutaciones sin pérdidas, por lo que tienen rendimientos mayores que los convertidores sin conmutaciones suaves. Beneficio que se puede añadir a la conexión en paralelo.