Análisis Dinámico y Control de un Convertidor Boost-Flyback (2017)
En la tesis de doctorado se aborda el análisis y control de un convertidor elevador que usa inductores magnéticamente acoplados llamado boost-flyback, el cual presenta ventajas como alta ganancia, amplio rango de control y una alta eficiencia. El convertidor integra dos estructuras básicas: el boost y el flyback, compensando las desventajas de eficiencia y estrés en los dispositivos de conmutación que tiene cada estructura por separado. En principio, se propone modelar el convertidor por medio del formalismo de sistemas híbridos, identificando cada una de las topologías y los eventos de cambio de una topología a otra, luego, se construye un simulador basado en un autómata de estados finitos, obteniendo todas las variables de estado para la construcción de diagramas de bifurcaciones. Posteriormente, el sistema es controlado en modo de corriente y, utilizando una rampa de compensación, se obtiene una solución T-periódica evitando que el convertidor opere en comportamientos subarmónicos y soluciones caóticas. La estabilidad de la órbita T-periódica es analizada usando matrices de salto, permitiendo encontrar la matriz de monodromía del sistema y los valores propios o exponentes de Floquet. Con el propósito de mantener el convertidor operando en una solución T-periódica, se plantea una expresión para el diseño de la rampa de compensación por medio de aproximaciones lineales de cada trozo de la solución periódica, evitando inestabilidades a escala rápida inducidas por la frecuencia de conmutación. Teniendo en cuenta la sintonización del valor de la pendiente de la rampa de compensación, se utiliza la matriz de salto para resintonizar los valores de los parámetros de control y aumentar el rango de estabilidad de la órbita T-periódica. Finalmente se validan los resultados obtenidos usando dos prototipos de laboratorio de 100 W, alcanzando una eficiencia máxima del 92.5% y una ganancia de voltaje de hasta 8 veces el voltaje de entrada