Diseño y simulación de un DAB (puente dual activo)

Abstract

Las energías renovables y la generación distribuida han complicado la transmisión y distribución de energía eléctrica. Por un lado, las fuentes de energía renovable se comportan como fuentes intermitentes y, por otro, la generación distribuida implica flujos de energía bidireccionales. Una solución a estos problemas consiste en la utilización de microrredes que se caracterizan por funcionar independientemente de la red principal. Las microrredes pueden ser de CA o de CC. Una microrred de CC provee una interfaz natural para los dispositivos electrónicos de consumo, iluminación LED y otros. Además, una microrred de CC no tiene flujos de potencia reactiva, ni presenta armónicos, ni problemas de sincronización y posee mayor eficiencia que su contraparte de CA. Para que una microrred de CC pueda consumir y entregar energía a la red CA se requiere un convertidor CC-CA bidireccional. La topología del puente dual activo DAB (del inglés Dual Active Bridge) permite un flujo de potencia bidireccional, aislación galvánica y alta densidad de potencia. Está compuesto por dos puentes completos unidos por un transformador de alta frecuencia. En este proyecto, se diseñó y simuló un DAB de 2 kW que eleva la tensión desde una microrred de 36 Vcc a un valor de 450 Vcc adecuado como entrada de un inversor monofásico conectado a la red de distribución de 220 Vca. El DAB fue diseñado con llaves MOSFET de silicio (Si) en el puente de baja tensión y con llaves MOSFET de carburo silicio (SiC) en el puente de alta tensión. La tecnología SiC permite operar a frecuencias de conmutación y tensiones más altas que la tecnología convencional de Si. La frecuencia de conmutación del DAB fue fijada en 40 kHz. El trabajo abarcó el estudio del DAB, el diseño térmico, la selección de llaves y drivers y la simulación del convertidor para validar el diseño bajo diferentes regímenes de carga. Mail del autor Lucas Pablo Morales <lucaspablomorales@gmail.com>