Potencia inteligente
Inversor Solar de 10kW de Arrow
1. Convertidor Elevador Intercalado MPPT
El Convertidor Elevador Intercalado MPPT (seguimiento del punto de máxima potencia) es para el diseño de referencia de aplicaciones fotovoltaicas. Es un circuito elevador intercalado con un algoritmo MPPT controlado digitalmente para aplicaciones de sistemas de energía solar. Opera a alta frecuencia de conmutación con MOSFET de Carburo de Silicio (SiC) para lograr bajas pérdidas de energía, alta eficiencia y reducción de tamaño y peso.
2. HMI para inversor fotovoltaico y sistema de almacenamiento de energía
Este diseño de referencia es una solución HMI (Interfaz Hombre-Máquina) para interconectar con Equipos de Almacenamiento de Energía (como un sistema fotovoltaico con inversor / MPPT y cargador de batería CLLLC) a través de un bus CAN. Esta solución de referencia HMI está compuesta por 5 botones, pantalla LCD y función RTC. Además de la interfaz CAN-FD, también puede proporcionar Ethernet, WIFI y BT y RS485 bidireccional para conectarse a KNX u otros dispositivos externos.
3. Convertidor buck síncrono
Este es un diseño en papel de un convertidor buck síncrono. Es una topología buck síncrono típica con 4 MOSFET SiC en paralelo. Opera a alta frecuencia de conmutación para lograr alta eficiencia y reducción de tamaño y peso. Puede ser utilizado para aplicaciones de alta potencia, como sistemas de carga, MPPT solar, etc. Ayuda a los usuarios a acelerar los diseños de sistemas con MOSFET SiC y a acortar significativamente el ciclo de desarrollo de productos.
Arrow-ST-TE 15kW Bidirectional PFC
Convertidor de Potencia Bidireccional Tipo T de 3 Fases y 3 Niveles
Este diseño de referencia representa una solución completa para la aplicación de rectificador bidireccional AFE (Active Front End) de alta potencia trifásica basada en la topología T-Type de tres niveles. La topología del diseño de referencia se utiliza principalmente en aplicaciones industriales y de carga rápida de vehículos eléctricos. Cuenta con un control completamente digital para microcontroladores de alto rendimiento que proporcionan el control total de PF, THD y el control de conversión de energía.
Convertidor bidireccional Wolfspeed 22kW (AFE+DC-DC)
1. AFE bidireccional activo de 22 kW
Este diseño de referencia demuestra la aplicación de los MOSFET de SiC C3M™ de 1200V de Wolfspeed para crear un convertidor AFE trifásico bidireccional de 22kW para cargadores a bordo de vehículos eléctricos (EV); carga rápida fuera de bordo; y otras aplicaciones industriales como sistemas de almacenamiento de energía y fuentes de alimentación PFC trifásicas. Este diseño opera como un convertidor AC/DC independiente y es compatible con entradas tanto monofásicas como trifásicas. Tiene dos modos de operación: modo de corrección del factor de potencia (PFC) y modo inversor. En ambos modos; el voltaje del bus DC es flexible para demostrar la operación bajo una variedad de condiciones. El uso de MOSFET de SiC C3M™ de 1200V y 32mOhm en un paquete TO-247-4 proporciona la mejor figura de mérito (FOM) y reduce la pérdida de conmutación y el acoplamiento. El diseño logra.
- Eficiencias máximas del 98.5% tanto en modo PFC como en modo inversor
- Densidad de potencia de 4.6kW/L
Este diseño de referencia se ofrece como un paquete de diseño integral que se puede utilizar como punto de partida para nuevos diseños de SiC.
2. 22 kW bidireccional CLLC utilizando placa IMS
Este diseño de referencia demuestra la aplicación de los MOSFETs SiC E3M 1200V calificados para automoción de Wolfspeed en un paquete de montaje en superficie TO-263-7 (J2) para crear un Convertidor DC/DC Bidireccional de Alta Eficiencia de 22 kW basado en una placa de sustrato metálico aislado (IMS) para el cargador a bordo de vehículos eléctricos (EV) y aplicaciones similares. Los MOSFETs de la serie E3M™, compatibles con AEC-Q101, son ideales para las aplicaciones a bordo más desafiantes. Este diseño está destinado a trabajar con un convertidor de frontal activo (AFE) que ajusta el voltaje de entrada al convertidor DC/DC para optimizar la eficiencia del sistema en función del voltaje de salida (batería). El rango de entrada DC está diseñado para ser compatible con sistemas AFE tanto monofásicos como trifásicos, mientras soporta un amplio rango de voltaje de salida DC de 480 V-800 V. Un convertidor resonante CLLC de puente completo con un esquema de control flexible implementa modulación de frecuencia, control de cambio de fase, rectificación síncrona adaptativa y una técnica de reconfiguración de puente. El uso de MOSFETs SiC de 1200V 32mΩ calificados para automoción mejora el rendimiento térmico y facilita la automatización del ensamblaje. El uso de PCB IMS en este diseño de referencia exhibe un rendimiento térmico superior. El diseño logra:
- Eficiencia máxima del 98.6% tanto en modo de carga como de descarga
- Densidad de potencia de 9.4 kW/L
- Operación bidireccional<
Este diseño de referencia se ofrece como un paquete de diseño integral que puede usarse como punto de partida para nuevos diseños con dispositivos de potencia SiC.
Kit de evaluación Wolfspeed SpeedVal (Kit de evaluación para probar el rendimiento de SiC MOSFET)
1. Plataforma de Evaluación Modular SpeedVal™ Kit
La plataforma de evaluación modular SpeedVal™ Kit de Wolfspeed acelera la transición de silicio a carburo de silicio (SiC) con un conjunto flexible de bloques de construcción para la evaluación en circuito del rendimiento del sistema en puntos de operación reales. Evalúe y optimice el rendimiento de conmutación dinámica de alta velocidad de los MOSFETs de carburo de silicio de Wolfspeed emparejados con su elección de controladores de puerta de socios líderes en la industria. Además, la nueva placa base trifásica permite un control preciso y el desarrollo de firmware con opciones de control flexibles para probar cargas estáticas simples o una base avanzada de control de motores.
2. Monofásico
Placa de evaluación
El tablero de evaluación SpeedVal KitTM Modular Silicon Carbide permite a los clientes probar/evaluar/decidir rápidamente cuál MOSFET es mejor para su sistema, principalmente en una configuración de medio puente con una prueba de doble pulso. Proporciona un ejemplo de aplicación buck/boost con código de software para MCU/DSP. Configuración del kit con Wolfspeed SiC, NXP DSC Controller, Skyworks/ADI/Allegro gate driver, Molex Connector, Bourns Inductors y Kemet MLCC.. etc.
GUÍA DEL USUARIO PRD-06829
3. Trifásico
Guía del Usuario de la Placa Base de Tres Fases SpeedVal™ Kit
NXP Convertidor / Cargador de Potencia Bidireccional (800W)
1. Plataforma AC-DC bidireccional
El inversor de puente en H de dos niveles controla la transferencia de potencia activa desde el bus de CC al lado de CA en el modo inversor, mientras que un PFC de polo tótem controla el flujo de energía inverso desde el lado de CA al bus de CC en el modo PFC.
Placa de demostración
Las características clave del sistema son las siguientes:
- Rango de voltaje de CA de 85 Vrms a 265 Vrms; Voltaje típico de CC de 380 V
- Potencia nominal de 800 W a 220 Vac y potencia nominal de 400 W a 110 Vac en cualquier dirección
- Diseño modular de software y hardware para reutilización interna conveniente y evaluación del cliente
- Interfaz USB aislada para conexión FreeMASTER
- Comunicación SCI aislada entre el lado primario y el lado secundario.
- Modo PFC: eficiencia 97%, PF > 0.99, THDi < 5%
- Modo inversor: eficiencia 95.5%, regulación de voltaje de salida RMS < 1%, THDu < 1% con cargas lineales, <3% con cargas no lineales, tiempo de recuperación < 1 ciclo AC con respuesta de carga nominal
- Arranque suave de PFC con TRIAC y modo ráfaga de baja potencia
- Limitación de corriente ciclo a ciclo del hardware
- Transición fluida entre modo inversor y modo PFC
- Frecuencia de conmutación de 20 kHz
- Funciones de protección contra sobrecorriente, sobre/subtensión, fuera del rango de frecuencia y sobretemperatura
2. Plataforma DC-DC bidireccional
La topología CLLC se emplea para realizar la conversión de potencia bidireccional aislada en este diseño de referencia, lo que proporciona la ventaja de conmutación a voltaje cero (ZVS) en todo el rango de carga para una alta eficiencia y alta densidad de potencia. La energía eléctrica se puede transferir bidireccionalmente con un solo conjunto de hardware para ahorrar costos y reducir el volumen. Se utiliza el NXP DSC MC56F83783 para habilitar el control totalmente digital del sistema de potencia. Con la ayuda de los periféricos flexibles del DSC, se podría realizar el rectificador síncrono fácilmente para ahorrar costos en la lista de materiales.
Placa de demostración
Las características clave del sistema son las siguientes:
- Puerto de alta tensión: 370 ~ 390 VDC, puerto de baja tensión: 40 ~ 60 VDC con 800 W de potencia
- La eficiencia máxima es superior al 96% en modo de carga de batería, superior al 97% en modo de descarga de batería
- Rango de frecuencia de conmutación: 100 ~ 180 kHz, frecuencia resonante: 150 kHz
- Topología CLLC para habilitar la conversión de potencia bidireccional
- Rectificador sincrónico activo con los periféricos distintivos de DSC
- Modo de modulación híbrida PFM + PSM + Burst para un amplio rango de ganancia de voltaje y alta eficiencia
- Controlador digital 2P2Z habilitado por la biblioteca de NXP para respuesta dinámica rápida
- Modo de funcionamiento de voltaje constante (CV) y corriente constante (CC) para aplicación de baterías
- Diseño modular de software y hardware para reutilización interna conveniente y evaluación del cliente
- Interfaz USB aislada para la conexión FreeMASTER
- Comunicación SCI aislada entre el lado primario y el lado secundario
- Funciones de protección contra sobrecorriente, sobre/subtensión y sobretemperatura
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