Publication: Diseño e implementación de un rectificador trifásico ANPC utilizando SiC MOSFETS
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Date
2023-03
Authors
Aranda Estay, Cristóbal Fernando
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Abstract
La topología de convertidores multinivel ha tenido un fuerte impacto en aplicaciones de media tensión, y si bien ya es una tecnología consolidada, están en constante estudio y desarrollo con la finalidad de poder encontrar un equilibrio entre una topología simple y mejorar el rendimiento del convertidor. Hoy en día existen una multitud de topologías de convertidores multinivel, siendo la más popular y estudiada la NPC (Neutral Point Clamped), y si bien esta topología presenta grandes prestaciones, no está exenta de desventajas como las perdidas de conducción y conmutación que pueden experimentar los semiconductores de potencia. Así, a modo de repartir mejor estas perdidas, surge como alternativa el convertidor ANPC (Active Neutral Point Clamped).
Este proyecto tiene por objetivo el diseño de un convertidor trifásico ANPC de tres niveles en su modo rectificador. Para ello se realiza un breve análisis sobre el estado del arte y el cómo ha evolucionado la tecnología de las rectificadores de la mano de los semiconductores de potencia, especialmente de la tecnología SiC MOSFET permitiendo alcanzar mayores puntos de operación. El convertidor de potencia se divide en etapas, lo que va a permitir el poder diseñarlo de manera modular. Se presentan los distintos requisitos que debe cumplir el convertidor, lo que va a permitir el poder diseñar cada unas de sus etapas, y en específico todos los componentes pasivos que se ven involucrados, además de los componentes necesarios, ya sea para la conexión, control, entro otros. Con base en los componentes diseñados, se presenta los componentes seleccionados que se necesita en cada etapa, realizando la debida justificación de su elección, ya sea por un punto de vista técnico, físico o económico. Posteriormente, se realiza el diseño de las placas de circuito impreso en el software Altium Designer, considerando normas y restricciones que se deben cumplir. Se considera el formato Eurocard para el diseño de los PCB. Se presentarán los resultados correspondientes de cada placa, considerando modelos esquemáticos, modelos 2D de la capa superior e inferior y los modelos 3D. Para cada placa se explicará el trazado de pistas y el porqué de diseñarlas ahí, la justificación del ancho de pista, como también la distancia entre pista, la distribución de los componentes y el espaciado que ocupan en la placa.
Description
Keywords
DISEÑO , RECTIFICADOR , MULTINIVEL , ANPC , MOSFET