Estrategia de modulación para minimizar la potencia reactiva en el enlace de CA de convertidores CC-CC de tres puertos aislados

Abstract

El convertidor CC-CC de tres puertos aislados es de interés para los sistemas de almacenamiento de energía híbridos por su capacidad para controlar los flujos de energía de manera bidireccional, aumentar y disminuir la tensión y la operación con conmutación suave. El control convencional del flujo de energía se realiza aplicando un desfase entre las tensiones a bornes del transformador, lo que puede generar una elevada potencia reactiva debida a la corriente de circulación en el enlace de CA del convertidor, consiguiéndose rendimientos elevados sólo en un rango de operación limitado. Para aumentar el rendimiento en todo el rango de operación, este trabajo propone una estrategia de modulación que extiende la región de conmutación suave y minimiza la potencia reactiva. Esta estrategia aplica un ancho de pulso en el puerto de mayor tensión de CC, manteniendo la modulación tradicional de onda cuadrada en el puerto opuesto. Para validar la estrategia, se presentan resultados para diferentes escenarios de transferencia de potencia.

The isolated three-port DC-DC converter is of interest for hybrid energy storage systems due to its advantages of the bidirectional power flow control, step-up and step-down the voltage, and the operation under soft-switching mode. The conventional control of the power flow is carried out using a phase-shift between the voltages at the transformer terminals, which can generate high reactive power due to circulating current on the AC-link of the converter, and high efficiencies only in a limited operating range. To increase the performance over the whole operating range, this work proposes a modulation strategy that extends the soft-switching region and minimizes reactive power. This strategy applies a pulse width on the higher voltage DC port, maintaining traditional square wave modulation on the opposite port. To validate the strategy, results are presented for different power transfer scenarios.