Resum del projecte en format PDF

Anàlisi i validació d’un “Full Bridge ZVT Converter”
AUTOR: Adrià Martínez
DIRECTOR: Àngel Cid
[email protected]
Resum.
L’objectiu d’aquest projecte és dissenyar primer, i validar després un convertidor “Full Bridge Phase
Shifted” amb commutació a zero volts de 1500W. La idea és demostrar que aquesta topologia de
convertidor té uns rendiments elevats i que és capaç de treballar a diferents tensions i corrents de sortida.
Existeixen varies motivacions alhora de fer aquest projecte, però la raó principal rau en el fet
d’aconseguir rendiments elevats en un convertidor de potència, reduint les pèrdues consumint menys
potència i finalment obtenint un producte més ecològic. Per altra banda també voldria millorar els meus
coneixements dins de l’àrea de la Electrónica de Potència i fer un disseny complet de les diferents parts
d’un convertidor.
El projecte està dividit en diferents parts. Primer s’explica la tècnica de transició a zero volts (ZVT). Es
desenvolupa la teoria bàsica i es mostren les equacions més importants. Després es dissenya el
convertidor d’acord amb una especificació. Quan aquest està dissenyat es simula mitjançant el programa
PSIM i s’avaluen les formes d’ona més importants. Un cop aquestes analitzades, es seleccionen els
components electrònics adequats. Després es simula el convertidor una altra vegada obtenint les formes
d’ona més reals. Amb aquestes formes es procedeix a realitzar un estudi tèrmic, obtenint-se una idea
aproximada de les pèrdues en els semiconductors. Amb aquestes pèrdues es seleccionen uns dissipadors
adequats.
Finalment es munta un “Full Bridge” i es testeja. S’explica el procediment i l’equip de test i s’avaluen els
resultats amb els que s’han obtingut teòricament i per simulació En aquest projecte s’han obtingut
rendiments de fins al 92% a potencies d’entrada de 1400W, aconseguint que la corrent de sortida
augmenti fins a 15A . Els resultats són satisfactoris i demostren l’alta eficiència i l’ús correcte d’aquest
tipus de convertidor.
Titulació: ETI-EI
Data Presentació: Setembre de 2013.
Análisis y validación de un “Full Bridge ZVT
Converter”.
AUTOR: Adrià Martínez
DIRECTOR: Àngel Cid
[email protected]
Resumen.
El objetivo de este proyecto es diseñar primero, y validar después un convertidor “Full Bridge Phase
Shifted” con Conmutación a Cero Voltios de 1500W. La idea es demostrar que esta topología de
convertidor tiene alto rendimiento y es capaz de trabajar a diferentes tensiones y corrientes de salida.
Hay varias motivaciones a la hora de hacer este proyecto, pero la razón principal es la de conseguir altos
rendimientos en un convertidor de potencia, reduciendo pérdidas consumiendo menos potencia y
finalmente obteniendo un producto más ecológico. Por otra banda también quería mejorar mis
conocimientos en el área de Electrónica de Potencia y hacer un diseño completo de las diferentes partes
de un convertidor.
El proyecto está dividido en diferentes partes. Primero se explica la técnica de transición a cero voltios
(ZVT). La teoría básica es desarrollada y se muestran las ecuaciones más importantes. Después se diseña
el convertidor de acuerdo con una especificación. Cuando éste está diseñado se simula mediante el
programa PSIM y se avalúan las formas de onda más importantes. Una vez analizadas éstas se
seleccionan los componentes electrónicos adecuados. Después se simula el convertidor otra vez
obteniendo formas de onda más reales. Con estas formas de onda se procede a hacer un estudio térmico,
obteniéndose una idea aproximada de las pérdidas en los semiconductores. Con ésas pérdidas se
seleccionan unos disipadores adecuados.
Finalmente un “Full Bridge ZVT” es montado y testeado. Se explica el procedimiento y equipo de test y
se evalúan los resultados con los obtenidos teóricamente y por simulación.
En este proyecto se han obtenido rendimientos del 92% a potencias de entrada de 1400W, consiguiendo
que la corriente de salida aumentase hasta 15ª. Los resultados son satisfactorios y demuestran la alta
eficiencia y el correcto uso de este tipo de convertidor
Titulación: ETI-EI
Fecha de Presentación: Setiembre de 2013.
Final Work Title
AUTHOR: Adrià Martínez
SUPERVISOR: Àngel Cid
[email protected]
Abstract.
The aim of this project is to design first, and validate then a 1500W Full Bridge Phase Shifted Converter
with Zero Voltage Transition. The purpose is to demonstrate that this converter topology has high
performance and is capable to work with a different output current and voltages rang.
I had several motivations for doing this project, but the main of this were the importance of get high
performance in a power converter, reducing losses consuming less power and, as a consequence, design a
more ecologic product. By the other hand I would improve my knowledge of Power Electronics and
design the different parts of an electronic converter.
The project is divided in different parts. First of all it is explained the Zero Voltage Transition (ZVT)
topology. The basic theoretical operation is explained and all the equations are developed. Then the
converter is designed by the specifications. When the converter is designed, it is simulated using PSIM
software and the most important waveforms are analyzed. Once analyzed the converter waveforms the
correct electronic components are selected. Then the converter is simulated again obtaining more real
waveforms. With these waveforms a thermal study is done, obtaining an approximate idea of the
semiconductor losses. The semiconductor losses are used in order to select correct heat sinks for the
application.
Finally a Full Bridge ZVT converter is built and tested. The test set-up is explained and the results are
studied and compared with the theoretical and simulated results. In this project it has been obtained 92%
efficiency at a input power of 1400W, obtaining outputs currents up to 15A. Result has been good and
demonstrates the high efficiency and the correct use of this converter topology.
Study Program: ETI-EI
Defense Date: September – 2013.