Diseño e implementación de controladores de potencia de estado sólido sic para aplicaciones dc
- Autores: David Marroquí Sempere
- Directores de la Tesis: Ausias Garrigós Sirvent (dir. tes.), José Manuel Blanes Martínez (codir. tes.)
- Lectura: En la Universidad Miguel Hernández de Elche ( España ) en 2020
- Idioma: español
- Tribunal Calificador de la Tesis: José Antonio Carrasco Hernández (presid.), Julia Arias Rodríguez (secret.), Esteban Sanchis Kilders (voc.), José Antonio Villarejo Mañas (voc.), Pablo Fernández Miaja (voc.)
- Programa de doctorado: Programa de Doctorado en Tecnologías Industriales y de Telecomunicación por la Universidad Miguel Hernández de Elche
- Materias:
- Enlaces
- Tesis en acceso abierto en: RediUMH
- Resumen
A lo largo de los últimos años, el uso de sistemas de distribución energética basada en corriente continua (DC) está aumentando de forma considerable y están presentes en multitud de aplicaciones y ámbitos. Su uso permite implementar sistemas con generación distribuida de forma más sencilla que en corriente alterna, facilitando la integración de fuentes de energía renovables y sistemas de almacenamiento de energía basados en baterías.
Son diversos los sectores que cada vez utilizan más sistemas basados en DC. El sector aeroespacial, los centros de procesamiento de datos, el sector de la automoción y edificios residenciales son algunos ejemplos.
Los principales factores que limitan una mayor implantación de este tipo de sistemas son la falta de normativa –en algunos sectores–, la poca disponibilidad de equipos de protección y maniobra, la falta de infraestructura y en definitiva, la relativa novedad de los mismos.
Con el objetivo de sumar en esta dirección, la presente tesis propone y evalúa sistemas de protección y control de potencia para ser utilizados en DC. En concreto, se focaliza en aquellas aplicaciones que, por sus necesidades, funcionan en rangos de tensión superiores a los habituales, por encima de los 250V y hasta los 1000V, utilizando para ello dispositivos semiconductores de carburo de silicio.
El primer capítulo expone todos los aspectos relacionados con el ámbito académico, dentro del programa de doctorado TECNIT y la Universidad Miguel Hernández de Elche. En el segundo capítulo se presentan el escenario de aplicaciones y contexto tecnológico en el que se ha desarrollado la tesis, analizando los diferentes tipos de redes, tecnologías de protección y control de potencia para DC y aspectos relevantes de los semiconductores de banda prohibida ancha.El tercer capítulo expone el estado del arte como una recopilación de trabajos influyentes en el desarrollo de los sistemas propuestos y evaluados en esta tesis. Los capítulos cuarto, quinto, sexto y séptimo se corresponden a cada uno de los cuatro trabajos que forman el compendio de artículos y cuerpo principal de esta tesis. Se incluyen íntegramente los trabajos y se amplía parte de los resultados. Se presenta por orden:
•Un limitador activo de corriente para fines espaciales basado en dispositivos semiconductores de carburo de silicio. Supone la antesala y primera toma de contacto con este tipo de dispositivos, especialmente en su uso como limitadores de corriente.
•Un sistema de protección para su uso en centros de datos que requieren alimentación DC de 380V. Se propone una nueva arquitectura, se analiza y se implementa y evalua un prototipo funcional.
•Un sistema de protección basado en el trabajo previo que permite ser utilizado hasta el rango de los 1000V. Se analiza en detalle sus propiedades de ajuste y funcionamiento, proporcionando ecuaciones de diseño para adaptar su respuesta a las necesidades de la red y cargas.
•Un estudio de fiabilidad y robustez de los dispositivos semiconductores de carburo de silicio utilizados en los tres trabajos previos. Se analiza cómo afecta a la degradación de los dispositivos el sufrir procesos de cortocircuito repetitivo.
El octavo capítulo expone conclusiones generales de la temática y los trabajos realizados. Resume las principales aportaciones y propone diversas líneas abiertas en las que poder desarrollar nuevos trabajos y aportaciones futuras.
Finalmente, la tesis cierra con cinco anexos que facilitan la comprensión de los prototipos y bancos de trabajo desarrollados, así como las referencias más importantes.
