Un convertidor CC-CC bidireccional híbrido aislado Si IGBT/SiC MOSFET para reducir pérdidas y costos de un transformador de estado sólido CC
Autores: Huang, Jun; Wang, Yu; Li, Zhenfeng; Zhu, Hongbo; Li, Kai
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2024
Acceso abierto
Artículo científico
2024
Un convertidor CC-CC bidireccional híbrido aislado Si IGBT/SiC MOSFET para reducir pérdidas y costos de un transformador de estado sólido CC
Categoría
Ingeniería y Tecnología
Subcategoría
Ingeniería Eléctrica y Electrónica
Palabras clave
Transformador de estado sólido de corriente continua
Convertidor de corriente continua a corriente continua
Estrategia de modulación
Análisis en el dominio del tiempo
Problema de optimización
Algoritmo genético
Licencia
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El transformador de estado sólido de CC (DCSST) es un componente crucial para conectar buses de diferentes niveles de voltaje en la red de distribución de CC. Este documento propone un convertidor CC-CC bidireccional híbrido aislado de Si IGBT / SiC MOSFET y una estrategia de modulación optimizada (OMS) para reducir las pérdidas y costos de DCSST. Basándose en el análisis de la topología y los principios de funcionamiento, se propone una estrategia de modulación por ciclo de trabajo y el convertidor se modela mediante el método de análisis en el dominio del tiempo (TDA). A través del análisis de las características de conmutación, se establece un problema de optimización, que tiene como objetivo reducir las pérdidas de conducción de los interruptores mientras se garantiza la conmutación a cero voltios (ZVS) para todos los interruptores y la desconexión de corriente baja para los IGBT simultáneamente. El problema de optimización se resuelve mediante el algoritmo genético de Lagrangiano aumentado (ALGA), y se deduce la OMS para el convertidor propuesto. Finalmente, se construye un prototipo experimental de 2 kW con un voltaje primario de 405-495 V y un voltaje secundario de 150 V para verificar la efectividad de la topología y OMS propuestas. Los costos de conmutación del convertidor propuesto se reducen en un 27,3% y la eficiencia se mejora hasta un 4,04% en comparación con el método existente.
Descripción
El transformador de estado sólido de CC (DCSST) es un componente crucial para conectar buses de diferentes niveles de voltaje en la red de distribución de CC. Este documento propone un convertidor CC-CC bidireccional híbrido aislado de Si IGBT / SiC MOSFET y una estrategia de modulación optimizada (OMS) para reducir las pérdidas y costos de DCSST. Basándose en el análisis de la topología y los principios de funcionamiento, se propone una estrategia de modulación por ciclo de trabajo y el convertidor se modela mediante el método de análisis en el dominio del tiempo (TDA). A través del análisis de las características de conmutación, se establece un problema de optimización, que tiene como objetivo reducir las pérdidas de conducción de los interruptores mientras se garantiza la conmutación a cero voltios (ZVS) para todos los interruptores y la desconexión de corriente baja para los IGBT simultáneamente. El problema de optimización se resuelve mediante el algoritmo genético de Lagrangiano aumentado (ALGA), y se deduce la OMS para el convertidor propuesto. Finalmente, se construye un prototipo experimental de 2 kW con un voltaje primario de 405-495 V y un voltaje secundario de 150 V para verificar la efectividad de la topología y OMS propuestas. Los costos de conmutación del convertidor propuesto se reducen en un 27,3% y la eficiencia se mejora hasta un 4,04% en comparación con el método existente.