Diseño de un generador de formas de onda arbitrarias de alto voltaje utilizando una topología modular en puente en H en cascada
Autores: Zhao, Weichuan; Lagerweij, Gijs Willem; Hurkmans, Brecht; Niasar, Mohamad Ghaffarian
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2024
Acceso abierto
Artículo científico
2024
Diseño de un generador de formas de onda arbitrarias de alto voltaje utilizando una topología modular en puente en H en cascada
Categoría
Ingeniería y Tecnología
Subcategoría
Ingeniería Eléctrica y Electrónica
Palabras clave
Energía renovable
Sistemas de aislamiento
Componentes de red
Generador de alta tensión
Convertidores de energía eléctrica
Diseño de transformadores
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 44
Citaciones: Sin citaciones
A medida que aumenta la integración de fuentes de energía renovable en la red, los sistemas de aislamiento de componentes de la red como transformadores y equipos de conmutación enfrentan desafíos significativos debido a los transitorios y armónicos generados por convertidores basados en electrónica de potencia. Un generador de pruebas capaz de replicar estas tensiones en los componentes es esencial para evaluar con precisión estos sistemas de aislamiento en condiciones reales de red. Este documento propone un generador de formas de onda arbitrarias de alta tensión basado en puentes en H en cascada modular, prototipado con tres etapas para generar formas de onda personalizadas (triangulares, diente de sierra, pulso y complejas) de hasta 8 kV. Los módulos de puente en H están diseñados utilizando MOSFET de Si con un voltaje de bloqueo máximo de 4.5 kV. La entrada al módulo de puente en H de alta tensión es proporcionada por un transformador de media frecuencia de 10 kV, cuyo diseño se describe con un enfoque en el sistema de aislamiento y la configuración del bobinado. Este transformador es controlado por un driver de conmutación de voltaje cero. Este generador de formas de onda arbitrarias sobresale en varios aspectos, incluyendo un procedimiento de diseño sencillo, tamaño compacto, capacidad de alta tensión, facilidad de integración y coste.
Descripción
A medida que aumenta la integración de fuentes de energía renovable en la red, los sistemas de aislamiento de componentes de la red como transformadores y equipos de conmutación enfrentan desafíos significativos debido a los transitorios y armónicos generados por convertidores basados en electrónica de potencia. Un generador de pruebas capaz de replicar estas tensiones en los componentes es esencial para evaluar con precisión estos sistemas de aislamiento en condiciones reales de red. Este documento propone un generador de formas de onda arbitrarias de alta tensión basado en puentes en H en cascada modular, prototipado con tres etapas para generar formas de onda personalizadas (triangulares, diente de sierra, pulso y complejas) de hasta 8 kV. Los módulos de puente en H están diseñados utilizando MOSFET de Si con un voltaje de bloqueo máximo de 4.5 kV. La entrada al módulo de puente en H de alta tensión es proporcionada por un transformador de media frecuencia de 10 kV, cuyo diseño se describe con un enfoque en el sistema de aislamiento y la configuración del bobinado. Este transformador es controlado por un driver de conmutación de voltaje cero. Este generador de formas de onda arbitrarias sobresale en varios aspectos, incluyendo un procedimiento de diseño sencillo, tamaño compacto, capacidad de alta tensión, facilidad de integración y coste.