Convertidores de Potencia basados en Carburo de Silicio para las aplicaciones de tracción y fotovoltaica

• DIRECTOR: Oscar Barambones
• UNIVERSITY: UPV/EHU

ABSTRACT (Spanish)

La electrónica de potencia está presente en nuestras vidas en la mayoría de nuestras acciones, desde pequeños electrodomésticos que utilizamos diariamente, pasando por la robótica industrial presente en la mayoría de las empresas, y cada vez más en cualquier transporte que utilizamos para desplazarnos. Toda esta electrónica está basada en los semiconductores de Silicio, tecnología muy madura en la actualidad, sin embargo la aparición de los semiconductores de banda ancha prohibida está proporcionando un importante salto tecnológico frente a los semiconductores de silicio convencionales, ya que gracias a sus características permiten operar por encima de los límites conocidos por el Silicio, tanto en frecuencia de conmutación, en tensiones de bloqueo, como en temperatura máxima de unión, posibilitando optimizar los diseños de electrónica de potencia, no antes sin superar los retos que presenta su implementación. Para ello, por un lado y debido a sus caracteristicas diferentes, es necesario desarrollar nuevos controladores de puerta capaces de manejarlos a las altas velocidades de conmutación que soportan, y por otro lado, para exprimir todas todas sus ventajas, se deben diseñar nuevos componentes magneticos reducidos que trabajen a altas frecuencias optimizando y adecuando el sistemas de refigeración, con el fin de aumentar la densidad de potencia de los nuevos convertidores.

Entre los semiconductores de banda ancha prohibida, el Carburo de Silicio y el Nitruro de Galio son los más prometedores. En este trabajo, se muestra la integración del Carburo de silicio en la aplicación de tracción y en la aplicación fotovoltaica, y las ventajas que proporcionan frente a un convertidor de las mismas características basado en Silicio convencional. Se muestra como en la aplicación de tracción con convertidores DC\DC orientados a sistemas de almacenamiento, para aumentar la densidad de potencia global e incrementar la eficiencia, se ha aumentado la frecuencia de conmutación buscando un compromiso entre el impacto en el núcleo de potencia y las propias inductancias. En los inversores de tracción DC\AC, donde no hay elementos magnéticos incluidos en el propio convertidor, se ha simplificado el sistema de refrigeración optimizando su tamaño, y reduciendo las perdidas en los propios motores. Finalmente, en los inversores AC/DC fotovoltaicos, se ha puesto el foco en el filtro de red, mitigando los armónicos de alta frecuencia de modo común, problemática importante en la aplicación fotovoltaica debido a las capacidades de los propios paneles solares, simplificando además lo topología del convertidor a la clásica binivel, sin reducir prestaciones frente al multinivel.