Convertidores híbridos multimódulo DC–DC acelerados por dispositivos de amplio bandgap para sistemas de vehículos eléctricos

Resumen En respuesta a la creciente demanda de vehículos eléctricos (EVs) de carga rápida, este estudio presenta un novel convertidor híbrido multimódulo DC–DC basado en la topología de puente activo dual (DAB). El convertidor comprende ocho módulos divididos en dos grupos: cuatro módulos de Transistor Bipolar de Puerta Aislada (IGBT) y cuatro módulos de Transistor de Efecto de Campo Metálico-Semiconductores (MESFET). Los primeros manejan alta potencia con una baja frecuencia de conmutación, mientras que los últimos se ocupan de menor potencia con una alta frecuencia de conmutación. Esta configuración aprovecha las fortalezas de ambos tipos de semiconductores, mejorando la eficiencia y densidad de potencia del convertidor. Para investigar el rendimiento del convertidor, se desarrolla un modelo de pequeña señal, junto con una estrategia de control para asegurar una distribución uniforme de la potencia entre los módulos. El modelo se evalúa mediante simulación utilizando MATLAB, que confirma la uniformidad de la corriente de carga proporcionada a las baterías de los EV. Los resultados muestran una impresionante eficiencia de potencia del 99.25% y una densidad de potencia de 10.99 kW/L, logrados mediante la utilización de MESFETs de conmutación rápida y la topología DAB. Esta investigación sugiere que el convertidor híbrido multimódulo DC–DC es una solución prometedora para los EVs de carga rápida, proporcionando alta eficiencia, densidad de potencia y velocidad de conmutación. Estudios futuros podrían explorar la incorporación de dispositivos avanzados de amplio bandgap para manejar fracciones de potencia aún mayores.