Conversor CC-CC Forward duas chaves híbrido a capacitor chaveado

Abstract

Neste trabalho, é apresentado o conversor CC-CC isolado, saída em corrente, operando com alta frequência, denominado Conversor CC-CC Forward duas chaves híbrido a capacitor chaveado. O conversor proposto surge da integração entre uma célula Ladder e um conversor Forward duas chaves. Ele dispõe de quatro interruptores, todos submetidos à metade da tensão de entrada, assim como os diodos do lado primário do transformador. O trabalho consiste em analisar teoricamente a estrutura híbrida, propor uma metodologia para o dimensionamento do conversor, validar a análise por simulações, obter a função de transferência que relaciona a tensão de saída do conversor com a razão cíclica e projetar o controlador da tensão de saída do conversor. O conversor desenvolvido apresenta modulação por largura de pulso (Pulse Widht Modulation). Validações via simulação com 1,2 kW de potência, 800 V de tensão de entrada, 60 V de tensão de saída e frequência de comutação de 100 kHz comprovam a análise desenvolvida. O rendimento esperado para potência nominal é de 95 %.

Abstract: This work presents the isolated DC-DC converter with current output, operating at high frequency, named DC-DC Hybrid Switched-Capacitor Two-Switch Forward Converter. The proposed converter arises from the integration of a ladder cell to a two-switch forward converter. It has four switches, all subjected to half the input voltage, as well as the diodes on the primary side of the transformer. The work consists of analyzing theoretically the hybrid structure, proposing a methodology for the design of the converter, validating the analysis by means of simulations, obtaining the transfer function that relates the output voltage of the converter to the duty cycle, and designing the controller of the output voltage of the converter. The converter developed presents pulse width modulation. Validations via simulation with 1.2 kW, 800 V input, 60 V output, and100 kHz switching frequency prove the analysis developed. The expected efficiency for rated power is 95%.