Eficiencia de diseño de un rectificador bidireccional monofásico para sistemas de gestión de energía en el hogar
Autores: Esteve, Vicente; Bellido, Juan L.; Jordán, José
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2024
Acceso abierto
Artículo científico
2024
Eficiencia de diseño de un rectificador bidireccional monofásico para sistemas de gestión de energía en el hogar
Categoría
Ingeniería y Tecnología
Subcategoría
Ingeniería Eléctrica y Electrónica
Palabras clave
Sistemas de gestión de energía
Rectificador bidireccional
Diseño de convertidores
Baterías de alta tensión
Cálculos de pérdidas de potencia
Carburo de silicio.
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 29
Citaciones: Sin citaciones
Este artículo examina el estado actual de los Sistemas de Gestión de Energía del Hogar (HEMSs), destacando el papel clave del rectificador bidireccional monofásico (SPBR). Proporciona un proceso detallado de diseño para el convertidor utilizado en HEMSs, con un enfoque particular en la carga y descarga bidireccional de baterías de alto voltaje. Las condiciones de operación del convertidor fueron determinadas a través de una evaluación exhaustiva de sus componentes, los cuales fueron diseñados y evaluados para permitir cálculos precisos de pérdida de potencia. Este enfoque asegura un dimensionamiento adecuado de los componentes y una comprensión clara de la eficiencia del convertidor. Un circuito de control electrónico especializado gestiona dos modos de operación del convertidor: un rectificador elevador con corrección del factor de potencia (PFC) y un inversor de modulación de ancho de pulso sinusoidal (SPWM). Para validar el diseño, se desarrolló un prototipo de 7,4 kW utilizando transistores de efecto de campo de óxido metálico de carburo de silicio (SiC) MOSFETs. El prototipo logró una eficiencia máxima de casi el 98% en ambos modos, con un factor de potencia (PF) unitario y una distorsión armónica total (THD) por debajo del 7% a plena potencia.
Descripción
Este artículo examina el estado actual de los Sistemas de Gestión de Energía del Hogar (HEMSs), destacando el papel clave del rectificador bidireccional monofásico (SPBR). Proporciona un proceso detallado de diseño para el convertidor utilizado en HEMSs, con un enfoque particular en la carga y descarga bidireccional de baterías de alto voltaje. Las condiciones de operación del convertidor fueron determinadas a través de una evaluación exhaustiva de sus componentes, los cuales fueron diseñados y evaluados para permitir cálculos precisos de pérdida de potencia. Este enfoque asegura un dimensionamiento adecuado de los componentes y una comprensión clara de la eficiencia del convertidor. Un circuito de control electrónico especializado gestiona dos modos de operación del convertidor: un rectificador elevador con corrección del factor de potencia (PFC) y un inversor de modulación de ancho de pulso sinusoidal (SPWM). Para validar el diseño, se desarrolló un prototipo de 7,4 kW utilizando transistores de efecto de campo de óxido metálico de carburo de silicio (SiC) MOSFETs. El prototipo logró una eficiencia máxima de casi el 98% en ambos modos, con un factor de potencia (PF) unitario y una distorsión armónica total (THD) por debajo del 7% a plena potencia.