Resumen de Aportaciones en el control de convertidores resonantes para aplicaciones de potencia de alta tensión de salida mediante el empleo de elementos magnéticos variables
Los equipos electrónicos de potencia juegan un papel muy importante en la actualidad, debido al aumento de la demanda de energía eléctrica en prácticamente cualquier entorno: doméstico, médico, industrial etc. Al aumentar la demanda de energía eléctrica, resulta interesante hacer los equipos más eficientes para reducir el consumo. De igual manera es interesante reducir el consumo en aquellos sistemas alimentados a batería. También se busca que los equipos de potencia tengan un tamaño y peso más reducido, de forma que puedan ser instalados, por ejemplo, a bordo de un vehículo eléctrico o hibrido. Los convertidores resonantes aportan como ventaja un mejor rendimiento debido a que pueden funcionar en modos de conmutación a corriente cero o tensión cero, o bien en modo óptimo. En estos modos se consigue reducir los picos de corriente y/o tensión, inherentes a la propia conmutación, lo que se traduce en menores perdidas. Además es posible aumentar la frecuencia de conmutación, lo que conlleva a poder reducir el tamaño de los componentes reactivos. Tradicionalmente, el control de los convertidores resonantes se realiza a frecuencia variable, ya que la ganancia del circuito resonante depende de la frecuencia y por tanto la tensión de salida. Al funcionar a frecuencias distintas, esto provoca un EMI más complejo, ya que se complica el ajuste de los filtros de entrada, que son los que garantizan que las emisiones electromagnéticas se mantengan dentro de los límites normativos.
En el presente trabajo se analiza un método de control diferente, que es mediante el uso de magnético variable, manteniendo fija la frecuencia. Al variar la inductancia del circuito resonante, se consigue variar la ganancia de este, sin necesidad de variar la frecuencia, minimizando los problemas de emisiones electromagnéticas comentados. Para variar el valor de la inductancia se emplea una bobina con un bobinado adicional, (bobinado de polarización) que genera un flujo magnético en DC, el cual hace variar la inductancia del bobinado principal.
Se analiza el convertidor PRC y se propone un método de cálculo del punto de funcionamiento del convertidor a una frecuencia determinada. Seguidamente se analiza el convertidor con el mismo método al variar el valor de la inductancia. El punto de trabajo se calcula pensado en el control de una aplicación concreta, el precipitador electrostático para la eliminación de partículas contaminantes.
Se estudiaron dos tipos de magnético basados en núcleo en E. Uno de ellos con entrehierro en la rama central del núcleo y el otro con entrehierro en las tres ramas. Para el primer caso se obtuvieron una serie de ecuaciones que permiten calcular el valor de la inductancia en función de la corriente por el bobinado de polarización. Para el segundo caso, se obtuvo una simulación por elementos finitos que predice el valor de la inductancia en función de la corriente por el bobinado de polarización.
