Estudio de perdidas y eficiencia en rectificadores trifásicos 2L-VSC, Vienna y T-type con modelamiento térmico en PLECS

Abstract

A partir de un estudio de topologías de rectificadores trifásicos, y con base en una lista de especificaciones técnicas para una aplicación de alta potencia, se seleccionan tres topologías para hacer un análisis y comparación de acuerdo con el desempeño mostrado por estas en simulaciones hechas en PLECS, aplicando modelos térmicos para cada semiconductor involucrado en la etapa de rectificación analizada a partir de un previo estudio teórico de las perdidas relacionadas. Las topologías consideradas son el Boost bidireccional de dos niveles (2L-VSC), el Vienna y el T type. Se utilizan en este trabajo los semiconductores SiC-MOSFETs y Diodos SiC-Schottky. Se consideran tres etapas de comparación. La primera consiste en que todas las topologías funcionan con una frecuencia de conmutación de 50 [kHz] y todos los semiconductores involucrados en la etapa de rectificación soportan hasta 1200 [V]. La segunda etapa considera una optimización en las topologías de tres niveles que considera que funcionan con una frecuencia de conmutación de 25 [kHz]. La tercera etapa consiste en una segunda optimización en que los semiconductores bidireccionales en las topologías de tres niveles se cambian por unos que soportan hasta 650 [V]. De acuerdo con los resultados obtenidos a partir de esta comparación, que considera la eficiencia y las perdidas en la etapa de rectificación, es posible determinar algunas ventajas y desventajas de cada topología estudiada en relación con algunas consideraciones adicionales que pueden ser requeridas por ciertas aplicaciones. Se pudo determinar que en todos los casos la topología de dos niveles mostró la mayor cantidad de pérdidas y que, también en todos los casos, la topología T-type mostró la menor cantidad de perdidas