Evaluación de técnicas de control modulares en un convertidor elevador síncrono con rendimiento elevado a baja carga con el uso de MOSFET de SiC

XXIV Seminario Anual de Automática, Electrónica Industrial e Instrumentación 2017 (SAAEI'17), Valencia (España)Este artículo se centra en convertidores bidireccionales de alta tensión para ser utilizados como interfaz entre baterías y celdas de un convertidor modular multinivel (MMC), para poder dotar de almacenamiento distribuido a un transformador de estado sólido (SST). Dichos convertidores han de tener un rendimiento elevado a media y baja carga, así como un rizado de corriente reducido, debido a los procesos de carga y descarga de la batería. En este trabajo se analiza el uso de MOSFET de SiC como solución para cumplir con los dos requisitos anteriores. En primer lugar, la implementación de un control de frecuencia variable que permita mantener el rendimiento a baja carga. Y en segundo lugar, el uso de un convertidor modular y de distintas técnicas de control para reducir el rizado de corriente. En este trabajo se resumen distintos resultados experimentales del uso de MOSFET de SiC con el control de frecuencia variable, así como una comparativa de las técnicas de control. Estos resultados se han obtenido mediante un convertidor modular con entrada en paralelo y salida en paralelo (IPOP) basado en tres módulos (3kW por módulo) de un elevador síncrono, para una conversión de 400V a 800V y 9kW de potencia máxim

Modelling the performance of a SiC-based synchronous boost converter using different conduction modes

IEEE Applied Power Electronics Conference and Exposition (APEC) (33th, 2018, San Antonio, Texas

A very simple analog control for QSW-ZVS source/sink buck converter with seamless mode transition

2018 IEEE 19th Workshop on Control and Modeling for Power Electronics (COMPEL), 25-28 junio, Padua (Italia)A simple, analog, control circuit is proposed for seamless transition between source and sink modes in a Quasi- Square-Wave Zero Voltage Switching (QSW-ZVS) source/sink buck converter. The inductor current is controlled by a variablewidth hysteretic current mode control. The upper and lower bounds of the hysteretic band are clamped to ensure QSWZVS operation with a single current command from the control loop and independently from the power flow direction. This enables the control of any PWM converter able to operate in QSW-ZVS with a single control loop. If the proposed circuit is used, using a complex multi-mode or look-up-table based digital control is no longer required, simplifying the implementation and lowering the cost of the converter. A 50 W buck converter is built to demonstrate the proposed control circuit and experimental measurements are shown to verify its correct operatio

Optimization procedure of source/sink converters for DC power distribution nano-grids

2018 IEEE 19th Workshop on Control and Modeling for Power Electronics (COMPEL), 25-28 junio, Padua (Italia)DC-Power Distribution Systems require DC-DC converters to interface all their elements. These converters should provide a high power quality and be efficient, compact and inexpensive. Furthermore, the characteristics of the loads and sources connected to these converters are not known beforehand and may change widely (there is no regulation about the DC loads, such as IEC61000-3-2 in AC grids). As a consequence, the design procedure is neither standard nor obvious. This work proposes an optimized design procedure for any Bus Provider in a DC-Power Distribution System. It is based on models, hence extensible to different Bus-Provider topologies, and takes into account the main issues in DC-Power Distribution Systems, especially the design conditions imposed by the wide variety of loads, or even sources, which may be connected to the output bus. Experimental results obtained from three designs show a close match with the analytical models and verify that the proposed procedure minimizes converter losses and complies with the requirement

Analysis and modeling of a modular ISOP Full Bridge based converter with input filter

This work presents a modular architecture based on the input series output parallel (ISOP) connection of Full Bridge Phase Shifted power converters with a common input filter. The modeling of the converter architecture taking into account the effect of the common input filter is the previous step to the controller design in order to ensure a proper regulation of external converter quantities, such as output voltage, and internal quantities, such as input voltages. In this paper a small signal model of an ISOP Full Bridge Phase Shifted converter taking into consideration the input filter is developed. Simulation and experimental results validate the theoretical prediction

Convertidor CA/CC polifásico modular con alto factor de potencia y aislamiento galvánico, basado en emuladores de resistencia

XXIII Seminario Anual de Automática, Electrónica Industrial e Instrumentación 2015 (SAAEI’16), Elche (España)Este artículo describe un convertidor CA/CC polifásico modular con alto factor de potencia y aislamiento galvánico, cuyo principio de funcionamiento se basa en el uso de emuladores de resistencia (ER). Un ER es a su vez un convertidor que se comporta, a determinadas frecuencias, como una resistencia positiva en su puerto de entrada. El valor de esta resistencia (que es la impedancia de entrada del convertidor) depende del ciclo de trabajo de dicho convertidor. En la topología que se propone, todos los ER son controlados por una señal única para presentar la misma impedancia de entrada y el valor de esta impedancia de entrada es determinado por un lazo de control que garantiza que la tensión de salida del convertidor CA/CC completo es la deseada. La potencia de este último convertidor es la suma de las potencias procesadas por cada uno de los ER (que es la misma en todos ellos), lo que permite la construcción de un convertidor modular. Además, las funciones de un ER individual pueden ser realizadas por varios ER conectados en serie y/o en paralelo, compartiendo por igual tensiones y corrientes, permitiendo así extrapolar la idea aquí propuesta a convertidores de gran potenci

Optimized design of a high input-voltage-ripple-rejection converter for LED lighting

The asymmetrical half-bridge (AHB) converter has been deeply analyzed as second stage in ac–dc light emitting diode (LED) drivers. Galvanic isolation, high reliability and high efficiency are their main advantages while a limited duty cycle range (i.e., 0–0.5) and a poor dynamic behavior are their main disadvantages. As second stage of an LED driver, the most demanding requirement for its control loop is cancelling the low-frequency ripple introduced by the first stage. According to its limited maximum attainable bandwidth, this is normally achieved by implementing a feedforward loop. Nonetheless, the static gain of the standard AHB converter presents a nonlinear relation between the output voltage and the duty cycle. As a consequence, the effectiveness of this feedforward loop is limited. In this paper, the use of the zeta AHB converter as second stage of an LED driver is analyzed and an optimized design is proposed. Regarding its advantages, it presents an extended duty cycle range (theoretically, 0–1.0). Besides, it presents a linear relation between the output voltage and the duty cycle. Therefore, although its dynamic behavior is still limited, it can perfectly cancel the low-frequency ripple introduced by the first stage of the LED driver by means of a straightforward feedforward loop. The optimized design proposed in this paper is focused on minimizing the losses in the magnetic components (transformer and inductor) by wisely choosing the value of the two turns ratios of the transforme

Colaboración del Grupo SEA con empresas para la propuesta y realización de PFC

XII Congreso de Tecnologías Aplicadas a la Enseñanza de la Electrónica (TAEE), 2016, Sevilla (España)El presente artículo describe la experiencia de 8 años del Grupo de Sistemas Electrónicos de Alimentación (SEA) de la Universidad de Oviedo en la propuesta, y realización de Proyectos Fin de Carrera (PFC) en colaboración con diversas empresas. Además, se detalla la metodología y la planificación aplicada, así como los resultados que se han obtenido de esta experiencia y sus principales conclusiones. De especial interés es la evolución que ha asumido y madurado el SEA a la hora de proponer y abordar el PFC en colaboración con empresas a lo largo de estos años. Esta evolución ha sido muy dependiente del formato del PFC a realizar por el alumno y las necesidades de la empresa, cristalizando en una metodología y planificación propia concreta para tres tipos de PFC. Finalmente, se presentarán los resultados obtenidos de esta experiencia y las conclusiones obtenidas para trabajos futuro