Evaluación Comparativa entre el uso de MOSFETs de Carburo de Silicio (SiC) y de Silicio (Si) en un Emulador Fotovoltaico. Javier Chavarría, Domingo Biel, Francesc Guinjoan, Alberto Poveda Departamento de Ingeniería Electrónica (DEE) Universidad Politécnica de Catalunya · BarcelonaTech (UPC) Barcelona, España javier.chavarria@upc.edu Resumen.— En este trabajo se realiza una evaluación comparativa entre diferentes tecnologías de fabricación de MOSFETs sobre un emulador fotovoltaico. Concretamente, se estudia el uso de MOSFETs de carburo de silicio (SiC) frente a la tecnología convencional de silicio (Si) sobre un convertidor elevador CC-CC encargado de emular en su puerto de salida las curvas características de un conjunto de paneles fotovoltaicos. A fin de poder comparar las prestaciones del SiC respecto a las del Si bajo diferentes condiciones de funcionamiento, se definen dos agrupaciones de paneles. La primera agrupación alcanza una tensión de circuito abierto (V oc ) de 480V y una potencia máxima (P mp ) de 1kW a 403V. La segunda agrupación se caracteriza por tener una tensión V oc de 800V y P mp de 3kW a 665V. Sobre los diferentes puntos de operación se realizan barridos de frecuencia de conmutación entre 20kHz y 200kHz a fin de poder sacar conclusiones de eficiencia del sistema y temperatura en el MOSFET para cada tecnología de fabricación. I. INTRODUCCIÓN urante la últimas décadas, la demanda de energía de los países desarrollados se ha incrementado notablemente y las perspectivas a largo plazo indican que las necesidades serán cada vez mayores. El consumo eléctrico está cada vez más presente en los diferentes servicios de la vida cotidiana y de la industria. La sustitución de los recursos agotables como el petróleo en el sector de la automoción y su cambio a motores eléctricos, o el gas por cocinas de inducción y calentadores eléctricos, entre otros, son factores que pueden incrementar todavía más el consumo eléctrico a corto plazo. Muchos han sido los esfuerzos para introducir las fuentes de energía renovables (fotovoltaica, eólica, …) a fin de reducir los efectos contaminantes de los recursos de origen fósil y poder cubrir la demanda energética. Sin embargo, no basta solamente en aumentar el número de generadores, es necesario que, tanto las fuentes de energía alternativa como los equipos que la consumen, alcancen los máximos niveles de eficiencia para ser rentables y cumplir con las normativas medioambientales. La motivación para conseguir sistemas de potencia más eficientes lleva al estudio de nuevas tecnologías de fabricación de dispositivos de conmutación tales como ya conocida aparición de diodos, transistores J-FET y MOSFETs de Carburo de Silicio (SiC) [1-4] y de Nitruro Galio (GaN) [5]. Dichos dispositivos aparecen como la solución para obtener unas mejores prestaciones en los actuales sistemas electrónicos de potencia pero están teniendo una introducción lenta en la industria debido a su reciente aparición y a que su coste todavía es alto. La tecnología de SiC, por sus características materiales inherentes, debe permitir trabajar a temperaturas más elevadas, soportar tensiones de bloqueo mayores (desde 1200V hasta 1700V en los dispositivos comerciales), reducir la resistencia de canal en conducción (minimizando las pérdidas de conducción), trabajar a frecuencias de conmutación mayores (menores pérdidas de conmutación) y, por tanto, reducir el tamaño, peso y coste del sistema al mismo tiempo que se mantiene o incluso maximiza la eficiencia. En este trabajo se presenta el estudio comparativo entre los MOSFETs de carburo de silicio (SiC) y los convencionales basados en la tecnología clásica del silicio (Si). Se pretende analizar la viabilidad del uso de dispositivos de SiC considerando el rango de trabajo de la aplicación a fin de verificar si el SiC siempre ofrece mejores prestaciones o si su aplicación debe considerarse en función del rango de operación del sistema y la frecuencia de conmutación. El artículo se organiza siguiendo los siguientes puntos: en la sección II se describe la aplicación sobre la que se realiza la comparativa de prestaciones en función de la tecnología fabricación de los MOSFETs, en la sección III se presentan los dispositivos de conmutación que elegidos y sus características más remarcables, en IV se describen los diferentes ensayos y se presentan los resultados obtenidos en el laboratorio. Finalmente, en la sección V se extraen las conclusiones del trabajo. II. DESCRIPCIÓN DE LA APLICACIÓN DE POTENCIA La aplicación de potencia que se ha elegido a fin de realizar el estudio comparativo entre tecnologías de fabricación de MOSFETs es un convertidor elevador CC-CC diseñado para trabajar como emulador de paneles fotovoltaicos. El diagrama de bloques que muestra la estructura del circuito y la metodología de control se muestra en la Fig. 1. D 460 saei a 15