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Análisis, modelado y simulación de conversores DC/DC bidireccionales de capacitores conmutados: Estudio Comparativo de las topologías Dickson, Serie-Paralelo y Ladder

Resumen

Este proyecto aborda el problema de seleccionar la topología más adecuada de conversores DC/DC bidireccionales de condensadores conmutados (SCC), en un contexto donde la transferencia de energía en ambos sentidos es fundamental, como la gestión energética en vehículos eléctricos, sistemas fotovoltaicos y microrredes. La relevancia de este problema reside en que los conversores bidireccionales tradicionales están basados en inductores que presentan limitaciones de eficiencia, integración, densidad de potencia, alta interferencia electromagnética, mientras que los SCC ofrecen ventajas significativas en esos aspectos. Como una posible solución a este problema se desarrolló una herramienta de simulación en MATLAB que compara las topologías de Dickson, Ladder y Serie-Paralelo, en una relación de conversión de 3:1 bidireccional, evaluando parámetros de rendimiento como tensión de salida, regulación de carga y de línea, perdidas de potencia, eficiencia y figuras de mérito para los límites de conmutación lenta y rápida. Los resultados obtenidos en la herramienta de comparación demuestran una alta correspondencia entre el modelado teórico y los resultados de las simulaciones importadas de LTspice validando la metodología empleada. El impacto potencial de esta herramienta es servir como una referencia en el diseño de sistemas de conversión y gestión de energía más eficientes, aportando criterios de selección de topología para potenciales aplicaciones. Asimismo, este trabajo busca establecer una motivación para profundizar en la investigación y desarrollo de SCC bidireccionales, incentivando futuras investigaciones que permitan una implementación practica de los mismos.