Mejoras en la eficiencia disponible con el SiC
El primer cambio para cumplir la calificación SEER se puede hacer en el módulo CFP.
En los convertidores elevadores en modo de conducción continua (MCC), el diodo elevador de conmutación dura suele ser del tipo ultrarrápido.
Sin embargo, este componente genera pérdidas de potencia por sus propiedades de recuperación en polarización inversa, sobre todo, cuando las frecuencias de conmutación y las densidades de potencia aumentan.
Si usamos un diodo Schottky de SiC de la serie Wolfspeed 650 V C6D[4][footnoteRef:5], reducimos significativamente estas pérdidas por conmutación (imagen 2). Además, el resto de pérdidas no cambian mucho con la temperatura o la intensidad. Como resultado, el diseño de un compresor de 4 kW para un motor a 5 kHz puede mejorar la eficiencia en un 1,5 %, lo que equivale a una reducción de 60 W en el consumo.
El siguiente paso sería optimizar el inversor CC/CA cambiando los IGBT de silicio por MOSFET de SiC adecuados. La serie 650 V C3M[5][footnoteRef:6] de Wolfspeed ofrece grandes mejoras en la eficiencia y menores pérdidas en conexión/desconexión y por conducción, gracias a un mejor nivel de resistencia en estado activo.
En la misma aplicación, puede ofrecer una mejora de eficiencia de alrededor del 2,2 %, lo que supone un ahorro de 86 W. Si añadimos este cambio al del diodo Schottky de SiC, la mejora total de eficiencia llegaría al 3,6 % (unos 146 W); es decir, medio nivel más en la calificación SEER.
Nueva conmutación de potencia, nuevas topologías
Evidentemente, para aprovechar el fascinante potencial de la tecnología WBG, no nos podemos limitar a usar diseños antiguos cambiando interruptores de silicio por alternativas de SiC. La eficiencia de los circuitos basados en IGBT cae a partir de una frecuencia de conmutación de alrededor de 5 kHz. En la CFP, es necesario emplear nuevas topologías que sepan sacarle partido a las mejoras del SiC. Una de las topologías CFP más rentables es el convertidor CFP de medio puente (imagen 3). Si se usa con solo dos MOSFET de SiC y un par de diodos PIN, aporta una densidad de potencia excelente y una eficiencia de hasta el 98,9 %. El único problema es que la eficiencia con carga ligera es un poco más baja que con las alternativas de puente completo.
Un convertidor CFP sin puente necesita cuatro MOSFET de SiC, pero aporta una eficiencia de conversión del 99,2 %. Sin embargo, es importante tener en cuenta que esto aumenta la complejidad del diseño y el coste de los materiales.
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