Estudio comparativo de rendimiento y evaluación de un convertidor resonante CC-CC alimentado actualmente que combina dispositivos semiconductores de potencia basados en Si, SiC y GaN
Autores: Rodríguez-Benítez, Oscar Miguel; Ponce-Silva, Mario; Aquí-Tapia, Juan Antonio; Claudio-Sánchez, Abraham; Vela-Váldes, Luis Gerardo; Lozoya-Ponce, Ricardo Eliu; Cortés-García, Claudia
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2020
Acceso abierto
Artículo científico
2020
Estudio comparativo de rendimiento y evaluación de un convertidor resonante CC-CC alimentado actualmente que combina dispositivos semiconductores de potencia basados en Si, SiC y GaN
Categoría
Ingeniería y Tecnología
Subcategoría
Ingeniería Eléctrica y Electrónica
Palabras clave
Razones
Eficiencia
Convertidor
Tecnología
Pérdidas
Diodos
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 39
Citaciones: Sin citaciones
Este documento se centra en las principales razones de la baja eficiencia en un convertidor resonante CC-CC alimentado actualmente aplicado a sistemas aislados fotovoltaicos (PV), comparando los efectos derivados por el tiempo de solapamiento en las señales de compuerta (voltaje fuente de compuerta) combinando dispositivos de potencia basados en silicio (Si), carburo de silicio (SiC) y nitruro de galio (GaN). Los resultados muestran que los interruptores unidireccionales (transistores de efecto de campo de óxido metálico-semiconductor (MOSFET) más diodo) presentan conmutación dura como resultado del diodo que impide que la capacitancia del MOSFET se descargue. La efectividad del convertidor se verificó con un prototipo de 200 W con un rango de voltaje de entrada de 0-30,3 V, un voltaje de salida de 200 V y una frecuencia de conmutación de 200 kHz. La reducción de pérdidas al aplicar GaN versus las tecnologías Si y SiC es del 66,49% y 53,57%, respectivamente. Alternativamente, al aplicar dispositivos SiC versus Si, la pérdida de reducción es del 27,84%. Finalmente, de acuerdo con los resultados, el 60% de las pérdidas fueron causadas por los diodos en ambos interruptores.
Descripción
Este documento se centra en las principales razones de la baja eficiencia en un convertidor resonante CC-CC alimentado actualmente aplicado a sistemas aislados fotovoltaicos (PV), comparando los efectos derivados por el tiempo de solapamiento en las señales de compuerta (voltaje fuente de compuerta) combinando dispositivos de potencia basados en silicio (Si), carburo de silicio (SiC) y nitruro de galio (GaN). Los resultados muestran que los interruptores unidireccionales (transistores de efecto de campo de óxido metálico-semiconductor (MOSFET) más diodo) presentan conmutación dura como resultado del diodo que impide que la capacitancia del MOSFET se descargue. La efectividad del convertidor se verificó con un prototipo de 200 W con un rango de voltaje de entrada de 0-30,3 V, un voltaje de salida de 200 V y una frecuencia de conmutación de 200 kHz. La reducción de pérdidas al aplicar GaN versus las tecnologías Si y SiC es del 66,49% y 53,57%, respectivamente. Alternativamente, al aplicar dispositivos SiC versus Si, la pérdida de reducción es del 27,84%. Finalmente, de acuerdo con los resultados, el 60% de las pérdidas fueron causadas por los diodos en ambos interruptores.