Conexión de convertidores con conmutaciones suaves con entrada y salida paraleloaplicación a convertidores de alta relación de transformación

Resumen

La asociación de etapas de potencia con entrada paralelo y salida paralelo ha sido ampliamente estudiada durante los últimos años. Las topologías con conmutaciones suaves sin aislamiento se encuentran incluidas dentro de esos trabajos, en los que se ha comprobado el correcto funcionamiento de varios módulos conectados cuando comparten las mismas señales de disparo, a la vez que hay presente un buen reparto dinámico y estático de corrientes. Las topologías con aislamiento también están descritas en la literatura. Por ejemplo, el convertidor flyback con enclavamiento activo se ha utilizado ampliamente en convertidores para aplicaciones de energía solar fotovoltaica y en convertidores con alta relación de transformación. Las bobinas acopladas (o transformadores) permiten el aislamiento galvánico. Además, es una solución cuando se necesitan combinar niveles altos y bajos de tensión, como podría ser el caso de convertidores conectados a red, donde los niveles de entrada y de salida deben adecuarse. Por otro lado, los convertidores con enclavamiento activo tienen una impedancia de salida elevada, lo que sugiere que puede conseguirse un buen reparto de carga empleando el mismo ciclo de trabajo para todas las etapas del convertidor. Este trabajo ayuda a profundizar en el reparto de corriente entre etapas con conmutaciones suaves, tomando el convertidor mencionado como un ejemplo de aplicación en el que se requiere aislamiento y alta relación de transformación. Un breve estado del arte relacionado con la conexión de etapas de potencia se ha incluido al principio de este trabajo. También se enumeran los principales métodos de reparto de corriente. Otros aspectos, como por ejemplo, la diferencia entre convertidor de potencia y etapa de potencia, y el efecto de la impedancia de salida también se mencionan. De igual forma se hace con los convertidores con conmutaciones a tensión cero (ZVS). A continuación, las topologías básicas con conmutaciones suaves y sin aislamiento, esto es, reductor, elevador y reductor-elevador, son ampliamente analizadas cuando operan en régimen permanente de forma individual o en multietapa. Su respuesta en régimen dinámico también es objeto de estudio. La validación del funcionamiento en paralelo de topologías con aislamiento con alta relación de transformación es otro objetivo de este trabajo. El empleo de las bobinas acopladas podría influir en el reparto de corriente de los módulos conectados en paralelo. Por tanto, tanto la relación de transformación como los elementos parásitos deberían ser tenidos en cuenta en el análisis. Los resultados obtenidos con estas consideraciones, y mostrados en la parte final de este documento, se han conseguido a partir de un prototipo de laboratorio que emplea un simple lazo de control implementado digitalmente.