DISEÑO DE CELDA DE POTENCIA PARA TRANSFORMADOR DE ESTADO SÓLIDO

Abstract

El transformador de estado solido (SST por sus siglas en ingles) es un dispositivo electrónico compuesto por convertidores de potencia y un transformador de alta frecuencia que otorga controlabilidad, permitiendo la conexión entre redes de media tensión ac y la incorporación de recursos energéticos distribuidos (DRER por sus siglas en ingles), los que comprenden generación basada en energías renovables, elementos de almacenamiento energético, vehículos eléctricos y esquemas de control basados en comunicación e información. Así, el SST se caracteriza por tener alta densidad de potencia, un control de calidad de energía y además una distribución eficiente de la energía gracias a su sistema de comunicación. Históricamente, los transformadores convencionales han sido un elemento importante en la distribución de energía eléctrica pero han mostrado problemas debido al trabajo con sistemas de potencia modernos que integran diferentes fuentes de energía eléctrica. Es así como el SST pretende corregir las desventajas mostradas por el transformador convencional, siendo un elemento activo en sistemas de potencia modernos que transforman y descentralizan las redes eléctricas convencionales, para integrar y generar interacción entre los sistemas de generación distribuida. En este trabajo de memoria se diseño una celda de potencia para un SST, el cual consta de tres etapas. Las etapas laterales permiten la conexión a red y se conectan por medio de un enlace DC a un convertidor central que incorpora un transformador de alta frecuencia, el cual opera a 100[KHz] y cuya relación de vueltas es 1:1. Esta celda opera con un voltaje de entrada de 220[Vrms] y permite la medición de voltajes en los enlaces DC y la corriente de entrada al primario del transformador de alta frecuencia, con la finalidad de que dichas mediciones puedan ser adquiridas por un micro controlador. El estado del arte presenta una breve investigación sobre el SST que permite definir la configuración de la celda. El diseño de la celda se realiza detallando la funcionalidad de cada etapa para obtener modelos de las componentes de potencia en base a requerimientos eléctricos. Con especial foco en el diseño del circuito impreso (PCB por sus siglas en ingles), este trabajo concluye en un prototipo de la celda de potencia que incluye información técnica de las componentes utilizadas, adaptación de circuitos auxiliares para el funcionamiento de la etapa de potencia y consideraciones sobre normas IPC que permiten el desarrollo de la PCB