Diseño e implementación de la etapa de potencia de un convertidor DC-DC resonante de 1 kW para aplicaciones de movilidad eléctrica

Abstract

[ES] En este TFM se va a diseñar e implementar la etapa de potencia del convertidor DC/DC que forma parte de un OBC (On Board Charger) de 1kW para movilidad eléctrica. Se trata de un producto para el sector de la automoción llevado a cabo durante la realización de las prácticas del alumno en la empresa MAHLE Electronics S.A.U con sede en el parque tecnológico de Paterna. Este TFM es parte de un único proyecto de la empresa. Un OBC el cual puede ser dividido en dos etapas. Un PFC (Corrector del Factor de Potencia) y un convertidor DC/DC encargado de reducir la tensión de 400V, entregada por el PFC, a 48V. En este documento, el alumno se centrará en la etapa de potencia de dicho convertidor, ya que el software y el diseño PCB los desarrollaran compañeros de la empresa. El trabajo incluye la selección de la topología, el diseño de los componentes del tanque resonante (bobina, condensador y transformador), la caracterización de los semiconductores, el diseño del lazo de control del convertidor y la creación del esquema electrónico mediante el software Altium. Además, se pretende montar un prototipo del convertidor y comprobar el buen funcionamiento de este, así como su rediseño para corregir o mejorar posibles problemas que se encuentren.

[EN] In this TFM, the power stage of the DC/DC converter that is part of an OBC (On Board Charger) of 1kW for electric mobility will be designed and implemented. It is a product for the automotive sector carried out during the realization of the student's practices in the company MAHLE Electronics S.A.U based in the Paterna technology park. This TFM is part of a single project of the company. It is an OBC which can be divided into two stages. A PFC (Power Factor Correction) and a DC / DC converter responsible of reducing the 400 Volts, delivered by the PFC, to 48 Volts. In this document, the student will focus on the power stage of said converter, since the PCB software and design will be developed by company partners. The work includes the selection of the topology, the design of the components of the resonant tank (coil, capacitor and transformer), the characterization of the semiconductors, the design of the control loop of the converter and the creation of the electronic scheme through the Altium software. In addition, it is intended to assemble a prototype of the DC/DC converter and check the proper functioning of this, as well as its redesign to correct or improve possible problems encountered.

[CA] En aquest TFM es va a dissenyar i implementar l’etapa de potència del convertidor DC/DC que forma part d’un OBC (On Board Charger) d’1kW per a mobilitat elèctrica. Es tracta d’un producte per al sector de l’automoció dut a terme durant la realització de les pràctiques de l’alumne Miguel Lloret a l’empresa MAHLE Electronics S.A.U amb la seu en el parc tecnològic de Paterna. Aquest TFM es part d’un únic projecte de l’empresa. Un OBC el qual pot ser dividit en dues etapes. Un PFC (Corrector del Factor de Potència) y un convertidor DC/DC encarregat de reduir la tensió de 400V, lliurada pel PFC, a 48V. En aquest document, l’alumne es centrarà en l’etapa de potència d’aquest convertidor, ja que el software y el disseny PCB els desenvoluparan companys de l’empresa. El treball inclou la selecció de la topologia, el disseny dels components del tanc ressonant (bobina, condensador, i transformador), la caracterització dels semiconductors, el disseny del llaç de control del convertidor y la creació del esquema electrònic mitjançant el software Altium. A més, es pretén muntar un prototip del convertidor y comprovar el bon funcionament d’aquest, així com el seu redisseny per a corregir o millorar possibles problemes que es trobin.