Diseño de referencia de inversor y PFC TIDA-1606

El diseño de referencia del convertidor de CA/CC TIDA-01606 de 10 kW con piezas de Texas Instruments y Würth Elektronik demuestra cómo implementar un inversor de frente activo (AFE) bidireccional trifásico de tres niveles basado en SiC y una etapa PFC. El diseño utiliza una frecuencia de conmutación de hasta 90 kHz y un filtro de salida LCL para reducir el tamaño del magnetismo, mientras se mantiene una eficiencia máxima del 98.6 %. Con estos productos, los diseñadores pueden implementar fácilmente un control AFE trifásico completo en el dominio DQ. Este diseño de convertidor bidireccional permite tanto la carga rápida de CC como las aplicaciones de alimentación del vehículo a la red (V2G) hasta 900 V.

El diseño de referencia TIDA-01606 cuenta con una gama de componentes pasivos de Würth Elektronik, que incluyen inductores de potencia, perlas de ferrita, transformadores push-pull y más, lo que respalda la capacidad del diseño como una etapa de inversor de conexión a la red CC/CA trifásica basada en SiC de tres niveles. La incorporación de estas piezas de Würth Elektronik contribuye a la alta eficiencia del diseño (hasta un 99 %), la capacidad de manejar altos voltajes de bus de CC (hasta 1,000 V) y el tamaño compacto debido a una alta frecuencia de conmutación de 50 kHz.

Para compensar las tensiones de voltaje generadas por los cargadores de CC de alto voltaje y los paneles solares, se han diseñado topologías actualizadas. Los semipuentes tradicionales bloquean todo el voltaje de entrada en cada dispositivo de conmutación. Al agregar componentes adicionales de bloqueo y conducción conmutados, se puede reducir significativamente la tensión general en el dispositivo. Este diseño de referencia muestra cómo implementar un convertidor de tres niveles. También son posibles convertidores de nivel superior, lo que aumenta aún más la capacidad de manejo de voltaje. También se permite una densidad de potencia adicional al pasar a velocidades de conmutación más altas de hasta 90 kHz en los convertidores de potencia. Como muestra este diseño, incluso una velocidad de conmutación modestamente más alta reduce el requisito de tamaño total de la etapa de filtro de salida, un factor relevante que contribuye al tamaño del diseño. Este diseño de referencia utiliza MOSFET de SiC junto con la tecnología de controlador de puerta de SiC de TI para demostrar el aumento potencial en la densidad de potencia. A pesar del espacio reducido, se logra una distorsión armónica total (THD) de menos del 3 % a la carga máxima.