Modelado y diseño del control del convertidor reductor-elevador en modo corriente de pico

Abstract

Los convertidores DC-DC tienen numerosas aplicaciones tanto a nivel de fábrica como a nivel usuario, además de ello se caracterizan por tener un bajo coste económico, lo cual les hace atractivos desde el punto de vista del cliente. Este estudio se ha llevado a cabo durante muchos años, el objetivo que persigue este proyecto es ser capaz de regular la estabilidad de tensión de salida, es decir, eficientemente y en un tiempo reducido, incluso ante inevitables perturbaciones o errores. Estas perturbaciones pueden ser caudadas por un medio externo como la tensión de alimentación y tipo de carga, y por el medio interno que no son más que los elementos del convertidor DC/DC. Consecuentemente con lo anterior se persigue realizar un análisis de sensibilidad de los parámetros de la planta, los efectos físicos que posee la planta y sus características. En cuanto al modelado del modulador, no presenta problema alguno hasta que el ciclo de trabajo sea D>0.5, a partir de este valor el sistema se desestabiliza ante cualquier perturbación. Ante este problema se ve en la medida de añadir un nuevo circuito de control que se denomina Rampa de Compensación. Asimismo hay que tener en cuenta que el modulador por corriente de pico depende de muchas variables que se contará más adelante. Según el modelado dinámico elegido, al unir los modelados de la planta y el modulador, se obtiene unas funciones de transferencia canónicas genéricas para cualquier tipo de convertidor DC/DC, esta información proporcionada un nuevo dato que permitirá al usuario acceder de forma abierta y automatizada a las funciones de transferencia requeridas. Además se añade el estudio de una nueva variable de perturbación: la corriente de carga io , este parámetro se suma con las perturbaciones de la fuente de alimentación vg y la corriente de control c i para dar resultado a un mejor estudio dinámico en pequeña señal que se aproxime al resultado experimental. Las funciones de transferencia genéricas son 3 ecuaciones matemáticas en Laplace que van a realizar el estudio del comportamiento dinámico de la tensión de salida después de haber perturbado las variables de entrada del sistema. Estas funciones teóricas se plasman en Mathcad, programa algebraico de ordenador, el cual brinda el bode que se compara para su validación con las simulaciones realizadas en Psim, programa de simulación de circuitos analógicos. Por último, se pretende brindar un diseño automático del control en modo corriente de pico para el convertidor Reductor-Elevador brindando así una tabla con las todas las funciones de transferencia obtenidas en Modo de conducción continua y en modo de conducción discontinua.