Diseño de cargador de baterías con baja distorsión armónica de corriente para aplicación en vehículos eléctricos

Abstract

RESUMEN En este artículo se presenta el diseño, simulación e implementación de un cargador de baterías con baja distorsión armónica en corriente, a pequeña escala. Se propone un diseño compuesto por dos convertidores boost en cascada, el primero funcionando como PFC y el segundo como un regulador de la corriente que se inyecta a las baterías. Adicionalmente, se presenta el procedimiento necesario para el diseño de los controladores de cada etapa. En la primera etapa se usa un control en modo corriente promedio y en la segunda etapa se usan dos controles que permiten emplear el método de carga de baterías, corriente constante-tensión constante. Los controladores usados en ambas etapas son de tipo PI y junto con el circuito de potencia fueron simulados en los software PSIM® y MATLAB® y validados experimentalmente, obteniendo factores de potencia cercanos a 0,98 y distorsión armónica en corriente por debajo del 10%, cumpliendo así con los requerimientos de la norma IEC 61000-3-2. Finalmente, se presentan las conclusiones. Palabras clave: Vehículo eléctrico, cargador de batería, calidad de la potencia, distorsión amónica, convertidor boost, corrector de factor de potencia. ABSTRACT This paper presents the design, simulation and implementation of a small scale battery charger with low harmonic distortion in current. It was proposed a design composed of two boost converters in cascade, the first operating as PFC and second as a regulator of the injected current to the batteries. Additionally, it was presented the procedure for the controllers design of each stage. In the first stage was used a control in average current mode and in the second stage were used two controls that enable you to employ the method of constant current-constant voltage in order to charge the batteries. In both stages were used the PI controllers and with the power electronic circuit were simulated in the PSIM® and MATLAB® software and validated experimentally In this tests, power factors close to 0.98 and harmonic distortion in current below 10% were obtained, complying with the requirements of the IEC 61000-3-2 standard. Finally, the conclusions are presented.