Thesis:

Evaluación y verificación experimental de un convertidor AC-link reductor de tensión

Los convertidores de potencia parcial tradicionales (PPC) se emplean ampliamente en aplicaciones de energías renovables, como la integración de sistemas fotovoltaicos y electrolizadores. Un inconveniente es que estos utilizan transformadores de alta frecuencia, lo que implica la presencia de diversos desafíos en su implementación. Esta tesis aborda el desarrollo y la validación experimental de un convertidor denominado AC-link basado en una red de impedancias, el cual es propuesto como una alternativa más eficiente y menos costosa en comparación con los convertidores de potencia parcial tradicionales. Para ello, se presenta una revisión de la operación del convertidor, los estados de operación, y se propone un modelo matemático que representa el comportamiento promedio de dicho convertidor, complementando dicha teoría con resultados de simulación de lo propuesto. Se detalla la implementación con la que se logra construir el convertidor, desde la selección de componentes hasta el desarrollo de una interfaz de usuario que permite la manipulación de las variables del convertidor en computador, ahondando en los aspectos técnicos que hacen posible su operación. Una vez construido el equipo se extraen resultados experimentales que permiten corroborar la teoría y los resultados de simulación obtenidos previamente, logrando validar experimentalmente la topología propuesta. Finalmente, con los datos obtenidos se brinda una comparativa en torno a tres ejes de análisis: eficiencia, factor de estrés de componentes y costes para así determinar el desempeño del convertidor AC-link frente a los ya mencionados PPC lo que concluye con una mejora sustancial en dichos ámbitos

Traditional partial power converters are widely used in renewable energy applications, such as the integration of photovoltaic systems and electrolyzers; however, one drawback is that they use high‑frequency transformers, which present various challenges in their implementation, and this thesis addresses the development and experimental validation of a converter called AC‑link based on an impedance network, proposed as a more efficient and less expensive alternative compared to traditional partial power converters; for this purpose, a review of the converter’s operation, operating states, and a mathematical model representing the average behavior of the converter is presented, complementing this theory with simulation results of the proposal, and the implementation details are provided, from component selection to the development of a user interface that allows for the manipulation of the converter’s variables on a computer, delving into the technical aspects that enable its operation; once the equipment is constructed, experimental results are obtained that corroborate the theory and the previously acquired simulation results, validating the proposed topology, and finally, with the collected data, a comparison is made around three axes of analysis—efficiency, component stress factor, and costs—in order to determine the performance of the AC‑link converter compared to the aforementioned classic partial converters.