Progetto di riferimento per PFC e inverter TIDA-1606

Il progetto di riferimento del convertitore c.a./c.c. da 10 kW TIDA-01606 con componenti di Texas Instruments e Würth Elektronik dimostra come implementare uno stadio PFC e inverter di front-end attivo (AFE) basato su SiC trifase a tre livelli bidirezionale. Il progetto utilizza una frequenza di commutazione fino a 90 kHz e un filtro di uscita LCL per ridurre le dimensioni dei componenti magnetici mantenendo un massimo rendimento del 98,6%. Utilizzando questi prodotti, i progettisti possono facilmente implementare un controllo AFE trifase completo nel dominio DQ. Il design di questo convertitore bidirezionale consente sia la ricarica rapida c.c. che le applicazioni di alimentazione veicolo-rete (V2G) fino a 900 V.

Il progetto di riferimento TIDA-01606 presenta una serie di componenti passivi di Würth Elektronik, quali induttori di potenza, perline di ferrite, trasformatori push-pull e altro ancora, che supportano la capacità del progetto come stadio inverter collegato alla rete c.c./c.a. basato su SiC trifase a tre livelli. L'incorporazione di questi componenti di Würth Elektronik contribuisce all'alta efficienza del progetto (fino al 99%), alla capacità di gestire alte tensioni del bus c.c. (fino a 1.000 V) e alle dimensioni compatte grazie all'alta frequenza di commutazione di 50 kHz.

Per compensare gli stress di tensione generati dai caricatori c.c. ad alta tensione e dalle batterie di specchi solari, sono state progettate topologie aggiornate. I semiponti tradizionali bloccano l'intera tensione di ingresso su ciascun dispositivo di commutazione. Aggiungendo ulteriori componenti di blocco e conduzione commutati, è possibile ridurre in modo significativo lo stress complessivo sul dispositivo. Questo progetto di riferimento mostra come implementare un convertitore a tre livelli. Sono possibili anche convertitori di livello superiore, che aumentano ulteriormente la capacità di gestione della tensione. Una maggiore densità di potenza si ottiene anche passando a velocità di commutazione più elevate, fino a 90 kHz, nei convertitori di potenza. Come dimostra questo progetto, anche una velocità di commutazione leggermente più elevata riduce le dimensioni complessive dello stadio di filtraggio di uscita, uno dei fattori principali che contribuiscono alle dimensioni del progetto. Questo progetto di riferimento utilizza MOSFET SiC insieme alla tecnologia di gate driver SiC di TI per dimostrare il potenziale aumento della densità di potenza. Nonostante l'ingombro ridotto, si ottiene una distorsione armonica totale (THD) inferiore al 3% al carico massimo.