Diseño, Simulación y Control de un Convertidor DC-DC Dual Active Bridge Resonante para Operación en Paralelo en una Microrred DC

Abstract

Los convertidores DC-DC Dual Active Bridge (DAB) tienen diversas aplicaciones, incluyendo la integración de electrolizadores, pilas de combustible, baterías y paneles fotovoltaicos en microrredes DC. Estas aplicaciones permiten una gestión eficiente y flexible de la energía en sistemas de generación y almacenamiento distribuidos. El proyecto aborda el diseño, simulación y control de un convertidor DC-DC DAB con topología resonante, orientado a su operación en paralelo dentro de una microrred DC. Se estudian los principios teóricos fundamentales del DAB, con el objetivo de mejorar la eficiencia energética del sistema. Se detalla el proceso de diseño del hardware, incluyendo la selección y dimensionamiento de componentes clave, así como la interconexión de múltiples convertidores en paralelo. Para validar el desempeño del convertidor, se desarrollan y simulan diversas estrategias de control, asegurando un reparto equitativo de la potencia entre los convertidores y un control preciso de la tensión y la corriente en el sistema. Los resultados de las simulaciones confirman la eficiencia y estabilidad del sistema, demostrando su viabilidad para su integración en microrredes DC. Asimismo, se realizaron pruebas prácticas que corroboran los resultados teóricos y proporcionan una base sólida para futuros desarrollos en el campo de la conversión de energía.

Dual Active Bridge (DAB) DC-DC converters have diverse applications, including the integration of electrolysers, fuel cells, batteries and photovoltaic panels into DC microgrids. These applications enable efficient and flexible energy management in distributed generation and storage systems. The project deals with the design, simulation and control of a DC-DC DAB converter with resonant topology, aimed at parallel operation in a DC microgrid. The fundamental theoretical principles of DAB are studied, with the aim of improving the energy efficiency of the system. The hardware design process is detailed, including the selection and sizing of key components, as well as the interconnection of multiple converters in a DC microgrid. interconnection of multiple converters in parallel. To validate the converter performance, various control strategies are developed and simulated, ensuring an equal power sharing between the converters and an accurate control of the voltage and current in the system. The results of the simulations confirm the efficiency and stability of the system, demonstrating its feasibility for integration in DC microgrids. Practical tests were also carried out, which corroborate the theoretical results and provide a solid basis for future developments in the field of power conversion.