Conversor resonante zvs

ESCUELA POLITECNICA NACIONAL
INGENIERIA ELECTRONICA Y CONTROL

CONVERSORES ESTATICOS

“CONVERSOR RESONANTE ZVS”

ESCUELA POLITÉCNICA NACIONAL
CONVERSORES ESTÁTICOS
PROYECTO
INFORME BIMESTRAL

1. TEMA

DISEÑO DE UN CONVERSOR RESONANTE ZVS

2. OBJETIVOS

3.1 OBJETIVO GENERAL

* Diseñar un conversor resonante ZVS (Zero Voltaje Switching)

3.2 OBJETIVOSESPECÍFICOS

* Diseñar un conversor elevador resonante para disminuir el estrés eléctrico del dispositivo semiconductor sometido a la conmutación.
* Visualizar las formas de onda del voltaje en la carga, el voltaje sobre el capacitor de resonancia, la corriente que atraviesa la inductancia de resonancia y compararlas con las de la señal de control, para analizar su comportamiento.
*Determinar el punto de trabajo del conversor, es decir la frecuencia de conmutación, la frecuencia de resonancia y la relación de trabajo de la señal de control, para una carga resistiva.

3. JUSTIFICACION

Debido al estrés que son sometidos los dispositivos semiconductores y en especial los transistores MOSFET, se necesitan técnicas que hagan que estas pérdidas por transiciones e voltaje ycorriente sean menores. Una de estas técnicas es la de conmutación suave con lo cual se tienen varias técnicas de resonancia que ayudan a minimizar las pérdidas por disipación de energía en el circuito y un de ellas es la ZVS

En los convertidores de alta potencia que realizan transiciones por medio de técnicas de control como PWM, es importante utilizar circuitos que conmuten con técnicas deconmutación suave.

Esto es debido a las pérdidas por conmutación natural debido a las formas de onda en las transiciones. A esto se le conoce como conmutación dura en un interruptor. Por sus siglas en inglés se encuentra la conmutación a cero corriente ZCS (Zero Current Switching) y la conmutación a cero voltaje ZVS (Zero Voltage Switching), que es la que nos interesa, y ha emergido comouna nueva tecnología para minimizar las pérdidas de potencia.

Se trata de usar elementos capacitivos (Cr) e inductivos (Lr) dentro de un interruptor unidireccional y bidireccional. La siguiente figura, muestra más claramente el traslape del voltaje y la corriente dentro del interruptor:

Debido al cruce del voltaje y corriente cuando se apaga y se enciende el transistor se tiene potenciadisipada y que de no corregirse, se traduce en forma de calor en el dispositivo como se observa en la Figura 5.2

4. FUNDAMENTACION TEÓRICA

CONVERSOR RESONANTE ZVS

En un interruptor resonante a voltaje cero el capacitor Cr se encuentra en paralelo con el interruptor para realizar la conmutación a voltaje cero (ZVS). Si el interruptor es unidireccional el voltaje a través del capacitor Crpuede oscilar en el ciclo positivo y negativo la mitad del periodo, por lo tanto el interruptor opera en modo de onda completa.

Si se le conecta un diodo en paralelo al interruptor unidireccional el voltaje en el capacitor resonante obligará a que el voltaje en el capacitor sea cero durante la mitad del ciclo negativo y opere en modo de media onda. Las siguientes figuras muestran los modos deoperación para ZVS:

Tipos de Interruptores a ZVS. a) Tipo L. b) Tipo M. c) ZVS en media onda. d) ZVS en onda completa.

La conmutación a cero voltaje usa el circuito resonante durante el tiempo de apagado para crear una condición de voltaje a cero cuando el interruptor encienda. Las transiciones se muestran en las figuras siguientes:

La topología escogida para el diseño es la deun conversor Quasi Resonante ZVS, el motivo por el cual se eligió este método es porque es conveniente utilizar las capacitancias internas del MOSFET. Cuando el switch se enciende a corriente cero pero con voltaje finito, la carga en los capacitores internos es disipada en el interruptor, sin embargo estas pérdidas no ocurren si el interruptor es encendido a cero voltaje. A partir de esto se...