Análisis técnico de convertidor resonante en serie Buck–Boost de potencia parcial y red Z-Source para generación fotovoltaica

Abstract

La transición hacia sistemas energéticos más sostenibles y eficientes se ha consolidado como uno de los principales desafíos tecnológicos y ambientales a nivel mundial. En este contexto, la generación de energía eléctrica a partir de fuentes renovables, en particular la Energía solar fotovoltaica, ha experimentado un crecimiento sostenido durante las últimas décadas, impulsado por la disminución de los costos de los paneles, el desarrollo de nuevas tecnologías de conversión de potencia y la necesidad de reducir las emisiones de gases de efecto invernadero. Sin embargo, la naturaleza intermitente de la irradiancia solar y la dependencia del rendimiento fotovoltaico de condiciones ambientales variables, tales como la temperatura y la radiación incidente, imponen exigencias significativas sobre los sistemas electrónicos encargados de la conversión y gestión de la energía generada. En los sistemas fotovoltaicos modernos, los convertidores electrónicos de potencia desempeñan un rol fundamental, ya que permiten adaptar los niveles de tensión y corriente entregados por los paneles a los requerimientos de las cargas, los sistemas de almacenamiento o las redes eléctricas. Asimismo, estos convertidores deben garantizar una operación eficiente, confiable y robusta frente a variaciones abruptas de las condiciones de operación, maximizando en todo momento la energía extraída desde el generador fotovoltaico. En este escenario, la eficiencia energética, la reducción de pérdidas y la densidad de potencia se han convertido en criterios de diseño prioritarios para las topologías de conversión DC–DC empleadas en aplicaciones fotovoltaicas. Dentro de las distintas arquitecturas propuestas, los convertidores resonantes han adquirido un protagonismo creciente en el ámbito de la electrónica de potencia, especialmente en aplicaciones de media y alta frecuencia. Su capacidad para operar bajo condiciones de conmutación suave (soft switching) permite reducir significativamente las pérdidas por conmutación y el estrés electromagnético sobre los dispositivos semiconductores, favoreciendo el uso de frecuencias de operación elevadas y, en consecuencia, la reducción del tamaño de los componentes pasivos. En particular, el convertidor resonante en serie se caracteriza por su simplicidad estructural, su comportamiento senoidal de la corriente y su buen desempeño en términos de compatibilidad electromagnética, lo que lo convierte en una alternativa atractiva para sistemas de generación fotovoltaica. No obstante, el convertidor resonante(...).