Revisión y modelado de los convertidores DC-DC bidireccionales principales

Abstract

RESUMEN: En este trabajo se realiza una revisión del estado del arte de los convertidores de electrónica de potencia principales, centrando el estudio en la obtención de modelos con los que obtener resultados de simulación. Se plantea un estudio sobre las diferentes topologías de convertidores DC-DC bidireccionales con aislamiento y sin aislamiento, que se utilizan habitualmente en aplicaciones en las que se empleen sistemas de almacenamiento eléctrico con baterías y supercondensadores. Ejemplos de aplicación de estas topologías se pueden encontrar en el vehículo eléctrico, el frenado regenerativo de motores y las energías renovables. El principal foco de estudio estará en la utilización de estos convertidores para sistemas híbridos de almacenamiento (baterías y supercondensadores), en los que el convertidor DC-DC actúa como interfaz entre ambas tecnologías de almacenamiento, formando un sistema híbrido de almacenamiento (HESS, Hibrid Energy Storage System). También, existen aplicaciones de almacenamiento de energía basadas en la topología de transformadores de estado sólido (SST, Solid State Transformer), que utilizan como elemento principal de procesamiento de energía el convertidor Dual Active-Bridge (DAB). Una vez analizados los convertidores más interesantes para estas aplicaciones, se obtendrán sus modelos con los que obtener resultados de simulación para la verificación de su funcionamiento.

ABSTRACT: In this project, a review of the state of the art and simulation of the main power electronics converter models will be developed. A study on the different topologies of bidirectional DC-DC converters with isolation and without isolation, which are commonly used in applications where electrical storage systems with batteries and supercapacitors are used, will be proposed. Application examples of these topologies can be found in electric vehicles, regenerative braking of motors and renewable energies. The focus of the study will be on the use of these converters for hybrid storage systems (batteries and supercapacitors), in which the DC-DC converter acts as an interface between both storage technologies, forming what is called a Hybrid Energy Storage System (HESS). There are also energy storage applications based on Solid-State Transformer (SST) topology, which use the Dual Active Bridge (DAB) converter as the main energy processing element. Once the most interesting converters for these applications have been analyzed, their models will be obtained to get simulation results for the verification of their operation.