estudio y anÃ¡lisis de soluciones topolÃ³gicas de convertidores cc - cc ...

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Estudio y análisis de soluciones topológicas de convertidores CC-CC bidireccionales para su aplicación en vehículos híbridos Figura 4.13 Formas de onda del convertidor con "Arranque II"............................................. 138 Figura 4.14 Intervalos de operación en "Arranque II"............................................................ 140 Figura 4.15 Curvas de ganancia del convertidor en el Arranque II considerando n p = 1 y para distintos valores de n f ...................................................................................................... 142 Figura 4.16 Curvas de ganancia del convertidor en el Arranque II considerando n f = 1 y para distintos valores de n p ..................................................................................................... 142 Figura 4.17 Esquema del circuito con el Arranque II para ser simulado en PSpice................ 145 Figura 4.18 En orden descendente, Señal de control de M5, Tensión drenador fuente de M5, Corriente que fluye a través de L 1 y Corriente que fluye a través del diodo Flyback D5 146 Figura 4.19 En orden descendente, Tensión en primario del transformador principal TR, Tensión aplicada a la bobina L 1 , Corriente magnetizante que fluye a través de TF1 (corriente que crea el flujo Φ TF1 ) y Tensión drenador fuente de M5............................... 147 Figura 4.20 Ganancia del convertidor utilizando el Arranque I y considerando n f = 2n p ........ 153 Figura 4.21 Ganancia del convertidor utilizando el Arranque I y considerando n f ≠ 2n p ....... 155 Figura 4.22 Ganancia del convertidor utilizando el Arranque II y considerando n f = 2n p con lo que el convertidor en el arranque se comporta como un convertidor reductor................ 157 Figura 4.23 Ganancia del convertidor utilizando el Arranque II y considerando n f = n p con lo que el convertidor en el arranque se comporta como un convertidor Flyback................ 158 Figura 4.24 Esquema del convertidor puente completo cor rectificador doblador de corriente bidireccional ................................................................................................................... 160 Figura 4.25 Valores que puede adoptar n p para a) Modo reductor y b) Modo elevador ......... 170 Figura 4.26 Valores de n f en función de n p y de las tensiones de operación para cumplir con la condición de bidireccionalidad en el convertidor............................................................ 171 Figura 4.27 Tensión de bloqueo para los diodos D F1 y D F2 para los posibles valores de n p .... 172 Figura 4.28 Tensión de bloqueo crítica en M5 y M6 para modo reductor y elevador ............ 173 Figura 4.29 Tensión de bloqueo crítica en M5 y M6 para modo arranque (Flyback)............. 173 Figura 4.30 Diagrama de bloques para el control en modo elevador...................................... 176 Figura 4.31 Formas de onda para el modo elevador utilizando el Arranque II a partir de dos controladores UC3825 .................................................................................................... 177 Figura 4.32 Aspecto de la etapa de potencia del convertidor Puente completo y rectificador doblador de corriente ...................................................................................................... 178 Figura 4.33 Etapa de potencia del prototipo experimental realizado con la topología puente completo y rectificador doblador de corriente bidireccional........................................... 178 Figura 4.34 Circuito disparador utilizado para MOSFETs de alta tensión (cara anterior y posterior de la placa del disparador) ............................................................................... 180 Figura 4.35 Señales de control para los MOSFETs de alta tensión Ch1=M1, Ch2=M2, Ch3=M3 y Ch4=M4........................................................................................................ 180 Figura 4.36 Señales de control para la rectificación síncrona Ch1=M1, Ch2=M2, Ch3=M5 y Ch4=M6 .......................................................................................................................... 180 Figura 4.37 (5µs/div) Ch1(10V/div) = Disparo en M1, Ch2(500V/div) = Tensión en V p , Ch3(5A/div) = Corriente en L 1 Ch4(5A/div) = Corriente en L 2 ..................................... 181 Figura 4.38 (5µs/div) Ch1(10V/div) = Disparo en M1, Ch2(500V/div) = Tensión en V p , Ch3(10A/div) = Corriente en L 1 Ch4(10A/div) = Corriente en L 2 ................................. 181 VIII
Índice de Figuras Figura 4.39 (10µs/div) Ch1(2A/div) = Corriente i p , Ch2(500V/div) = Tensión en V p , Ch3(10A/div) = Corriente en L 1 Ch4(10A/div) = Corriente en L 2 ................................. 182 Figura 4.40 Rendimiento de la etapa de potencia en función de la tensión de entrada y de la potencia de salida............................................................................................................ 183 Figura 4.41 Etapa de potencia del prototipo experimental realizado con la topología puente completo y rectificador doblador de corriente para funcionar permanentemente con el Arranque II...................................................................................................................... 184 Figura 4.42 Señales de control para funcionar permanentemente en el arranque. Ch1(10V/div, 2µs/div) = V GSM5 , Ch2(10V/div, 2µs/div) = V GSM6 ......................................................... 185 Figura 4.43 Señales del convertidor al funcionar permanentemente en el arranque. Ch1 (20V/div, 2µs/div) = V GSM5 , Ch2 (20V/div, 2µs/div) = V DSM5 , Ch3 (2A/div, 5µs/div) = i L1 , Ch4 (500mA/div, 5µs/div) = i DF1 .................................................................................... 186 Figura 4.44 Señales del convertidor para d = 45%. Ch1 (20V/div, 2µs/div) = V GSM5 , Ch2 (50V/div, 2µs/div) = V DSM5 , Ch3 (5A/div, 5µs/div) = i L1 , Ch4 (500mA/div, 5µs/div) = i DF1 ........................................................................................................................................ 187 Figura 4.45 Señales del convertidor para d = 51%. Ch1 (20V/div, 2µs/div) = V GSM5 , Ch2 (50V/div, 2µs/div) = V DSM5 , Ch3 (5A/div, 5µs/div) = i L1 , Ch4 (500mA/div, 5µs/div) = i DF1 ........................................................................................................................................ 187 Figura 4.46 Rendimiento de la etapa de potencia en función de la potencia de salida............ 189 Figura 4.47 Etapa de potencia del prototipo experimental realizado con la topología puente completo y rectificador doblador de corriente para funcionar permanentemente en modo elevador........................................................................................................................... 190 Figura 4.48 Transición del convertidor del Arranque al modo Normal de operación Ch1(100V/div, 500ms/div) = V C , Ch2(5A/div, 500ms/div) = i B ..................................... 191 Figura 4.49 Corriente en las bobinas L 1 y L 2 para la transición del convertidor Ch1(100V/div, 500ms/div) =V C , Ch3(5A/div, 500ms/div) = i L1 Ch4(5A/div, 500ms/div) = i L1 .............. 192 Figura 4.50 Formas de onda en modo elevador normal Ch1(500V/div, 5µs/div) = Vp, Ch2(2A/div, 5µs/div) = i p Ch3(5A/div, 5µs /div) = i L1 , Ch4(5A/div, 5µs /div) = i L2 ...... 193 Figura 4.51 Rendimiento de la etapa de potencia en función de la tensión de entrada y de la potencia de salida............................................................................................................ 194 IX
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