Retificador PFC unidirecional dual-boost com redução de modo comum utilizando semicondutores de GaN

Abstract

Este trabalho propõe uma nova topologia de conversor de correção do fator de potência (PFC) monofásico operando em alta frequência de frequência, utilizando transistores eGaN (nitreto de glio) e diodos SiC (carbeto de silício). A topologia é composta por quatro indutores que podem ser acoplados, com o objetivo de reduzir o número de componentes magnéticos na estrutura. O trabalho abordou as principais etapas da operação do conversor, analisando os esforços nos semicondutores, modelando as perdas de energia e desenvolvendo um modelo de controle para o conversor. Além disso, foi realizado o desenvolvimento de um protótipo do conversor para validar a estrutura proposta, juntamente com um protótipo de controle baseado em FPGA (Field-Programmable Gate Array). Por meio de experimentos e testes, foram obtidos resultados que comprovaram o funcionamento adequado do conversor e a aplicação das malhas de controle de rupturas. O trabalho contribui para o avanço da área de conversores de PFC, apresentando uma nova topologia com componentes de alta eficiência e explorando a redução de componentes magnéticos. Além disso, os resultados experimentais validam o desempenho do conversor e validam a eficácia do controle desenvolvido.

Abstract: This work proposes a new topology for a single-phase Power Factor Correction (PFC) converter operating at high switching frequency, using eGaN transistors (gallium nitride) and SiC diodes (silicon carbide). The topology consists of four inductors that can be coupled together, aiming to reduce the number of magnetic components in the structure. The work explores the main operating stages of the converter, analyzing the stresses on the semiconductors, modeling energy losses, and developing a control model for the converter. Additionally, a converter prototype was developed to validate the proposed structure, along with an FPGA-based control prototype (Field-Programmable Gate Array). Through experiments and tests, results were obtained that confirm the proper functioning of the converter and the effectiveness of the implemented control loops. This work contributes to the advancement of PFC converter technology by introducing a new topology with high-efficiency components and exploring the reduction of magnetic components. Furthermore, the experimental results validate the converter?s performance and the developed control approach.