Convertidor de potencia parcial con enlace AC para estaciones de carga rápida de vehículos eléctricos

Abstract

Este trabajo propone el análisis de convertidores de potencia parcial que operan en la etapa DC-DC para la carga rápida de vehículos eléctricos, pertenecientes a la categoría de los convertidores AC Link. La topología de este tipo de convertidores se basa en eliminar el uso del transformador de alta frecuencia, comúnmente empleado en los convertidores parciales DC-DC, el cual presenta ciertos desafíos en términos de control, implementación y pérdidas. En su lugar, se emplea una red de impedancias (AC-Link) para evitar el uso del transformador de alta frecuencia sin comprometer la funcionalidad, proponiéndose como una opción más eficiente y menos costosa que los convertidores parciales actuales. En trabajos anteriores, se ha demostrado la funcionalidad de este tipo de convertidor utilizando una red de impedancias en su configuración L-2C, con resultados tanto en simulación como experimentales. En este trabajo, se profundiza en el análisis de la red de impedancias, probando distintas variaciones del AC-Link en las configuraciones L-2C, 2C-L y 4C-L. Se verifica el modelo promedio de cada una de estas configuraciones, basándose en investigaciones previas, para luego, mediante simulaciones, examinar la influencia de cada componente en las variables de estado del sistema. A continuación, se realiza una comparación entre las tres versiones de convertidores en términos de sus variables de estado, eficiencia y el voltaje alcanzado bajo condiciones similares de potencia en la carga. Además de evaluar las distintas configuraciones de AC Link, se introduce una nueva opción del convertidor, agregando una fase adicional al circuito y operando con una red de impedancias 3L-3C. De este convertidor se derivan los distintos estados de operación y las ecuaciones correspondientes, basándose en el modelo promedio, al igual que en los casos anteriores. Posteriormente, mediante simulaciones, se compara esta configuración con las opciones de dos fases, analizando las diferentes variables de interés y evaluando su eficiencia a distintos niveles de potencia.