estudio y análisis de soluciones topológicas de convertidores cc - cc ...

Estudio y análisis de soluciones topológicas de convertidores CC-CC bidireccionales para su
aplicación en vehículos híbridos
• Tiempo de carga del banco de condensadores. Si se utiliza un banco de
condensadores en el lado de alta tensión, éste se debe cargar en un tiempo
muy reducido que ocasiona mayores esfuerzos de corriente en el convertidor.
De los cinco requerimientos anteriores, se deduce que la selección de la topología para
este tipo de convertidores CC-CC bidireccionales no es nada sencilla, debido a que se
tienen que administrar corrientes del orden de 125A en la batería. Este valor de
corriente promedio en la batería es muy elevado y dependiendo de la topología que se
utilice, se pueden producir pérdidas muy elevadas por conducción, ya que estas
dependen del cuadrado de la corriente eficaz. De ahí la importancia para seleccionar
adecuadamente la topología o proponer nuevas topologías de convertidores
bidireccionales, que sean capaces de manejar valores tan elevados de corriente y
tensión causando un mínimo de pérdidas. Asimismo, conviene distinguir entre
aplicaciones en que el bus de alta tensión esté soportado por un sistema de baterías o
células de combustible o simplemente por condensadores. La diferencia es que estos
últimos pueden estar descargados completamente. Las topologías, dependiendo del
sistema que se tenga en el bus de alta tensión, pueden ser diferentes para cada caso.
El tema resulta de gran interés para la industria de la automoción, ya que en los
últimos años se han propuesto algunas soluciones para resolver la problemática de
diseño de este nuevo tipo de fuentes de alimentación, aunque no existe una solución
que sea claramente la que mejores prestaciones tenga.
La presente Tesis doctoral se centra en el estudio y análisis de soluciones
topológicas de convertidores CC-CC bidireccionales para satisfacer las
necesidades que se presentan en los Vehículos Híbridos (12V-400V). Se
analizan y comparan cualitativamente las distintas soluciones existentes para
esta aplicación y también se proponen dos nuevas topologías de convertidotes
bidireccionales que satisfacen estos nuevos requerimientos. Se diseñan y
construyen prototipos para validar la funcionalidad de estas nuevas topologías.
En el primer capítulo, se presenta una breve introducción a los convertidores
bidireccionales, el modo de operación y algunas de las aplicaciones más comunes de
estos convertidores bidireccionales. También se presenta una introducción a los
sistemas de alimentación de los vehículos híbridos (VH) y la evolución del consumo
de potencia de los vehículos en los últimos años.
XIV