Cálculo de la etapa de potencia de un convertidor de continua a continua elevador (DC-DC BOOST) fotovoltaico de 6 kW

Abstract

[ES] El presente Trabajo de Fin de Grado consiste en un proyecto de estudio y diseño de la etapa de potencia de un convertidor de continua a continua elevador de tensión (DC-DC BOOST) perteneciente a un sistema fotovoltaico de 6 kW, con una tensión de salida de 380 V, una frecuencia de conmutación de 16 kHz y un rendimiento del 97%. Para la verificación del diseño y obtener parámetros de cálculo se diseña adicionalmente, un sistema fotovoltaico ubicado en el aeropuerto de Manises, constituido por paneles fotovoltaicos de, aproximadamente, 250 W y 30 V en el Punto Máximo de Potencia (PMP). Se diseña cada componente del circuito de potencia valorando varias opciones de sistema fotovoltaico, incluyendo el análisis térmico y diseño de disipadores de calor. Se realiza una comparación entre varias tecnologías de transistores, en concreto entre el MOSFET y el IGBT. Finalmente se realiza un estudio del rendimiento, seleccionándose la opción fotovoltaica más adecuada, y aportándose un presupuesto con los costes asociados a dicho sistema y el circuito de potencia del convertidor con los componentes seleccionados.

[EN] This Degree Project consists of the study and design the power stage of a DC-DC BOOST converter belonging to a 6 kW photovoltaic system, with an output voltage of 380 V, a switching frequency of 16 kHz and an efficiency of 97%. In order to verify the design and obtain calculation parameters, a photovoltaic system located at Manises airport is additionally designed, consisting of photovoltaic panels of approximately 250 W and 30 V at the Maximum Power Point (PMP). Each component of the power circuit is designed evaluating various photovoltaic system options, including thermal analysis and heat sink design. A comparison is made between various transistor technologies, specifically between MOSFET and IGBT. Finally, a performance study is carried out, selecting the most appropriate photovoltaic option, and providing a budget with the costs associated with this system and the power circuit of the converter with the selected components.

[CA] El present Treball de Fi de Grau consisteix en un projecte d'estudi i disseny de l'etapa de potència d'un convertidor de contínua a contínua elevador de tensió (DC-DC BOOST) pertanyent a un sistema fotovoltaic de 6 kW, amb una tensió d'eixida de 380 V, una freqüència de commutació de 16 kHz i un rendiment del 97%. Per a la verificació del disseny i obtindre paràmetres de càlcul es dissenya addicionalment, un sistema fotovoltaic ubicat en l'aeroport de Manises, constituït per panells fotovoltaics de, aproximadament, 250 W i 30 V en el Punt Màxima Potència (PMP). Es dissenya cada component del circuit de potència valorant diverses opcions de sistema fotovoltaic, incloent l'anàlisi tèrmic i disseny de dissipadors de calor. Es realitza una comparació entre diverses tecnologies de transistors, en concret entre el MOSFET i l'IGBT. Finalment es realitza un estudi del rendiment, seleccionant-se l'opció fotovoltaica més adequada, i aportant-se un pressupost amb els costos associats al dit sistema i el circuit de potència del convertidor amb els components seleccionats