Control por modos deslizantes del convertidor elevador cuadrático con bajo almacenamiento de energía para la regulación de voltaje de salida
En este trabajo se propone estudiar el convertidor elevador cuadrático con bajo almacenamiento de energía, el cual ha sido propuesto recientemente en la literatura superando en algunos aspectos a otros convertidores elevadores de ganancia cuadrática. Para alcanzar los niveles de ganancia deseados ga...
- Autores:
-
Siáchica Zuluaga, Juan Pablo
- Tipo de recurso:
- Trabajo de grado de pregrado
- Fecha de publicación:
- 2023
- Institución:
- Universidad de Ibagué
- Repositorio:
- Repositorio Universidad de Ibagué
- Idioma:
- spa
- OAI Identifier:
- oai:repositorio.unibague.edu.co:20.500.12313/4820
- Acceso en línea:
- https://hdl.handle.net/20.500.12313/4820
- Palabra clave:
- Elevador cuadrático - Voltaje de salida - Regulación
Elevador cuadrático - Modo deslizantes - Control
Convertidor elevador cuadrático
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Estabilidad
Robustez
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En este trabajo se propone estudiar el convertidor elevador cuadrático con bajo almacenamiento de energía, el cual ha sido propuesto recientemente en la literatura superando en algunos aspectos a otros convertidores elevadores de ganancia cuadrática. Para alcanzar los niveles de ganancia deseados garantizando estabilidad y robustez se utilizará un controlador por modos deslizantes en un lazo interno de control para la corriente de entrada. Luego se implementará un lazo de control externo para la regulación de la tensión de salida configurando un sistema de dos lazos en cascada. El lazo externo de control se desarrollará usando la técnica de ganancia programada buscando una respuesta uniforme en el rango de operación del sistema. Una vez obtenidos los parámetros del controlador, se realizarán simulaciones para validar su adecuado funcionamiento y se realizarán pruebas de robustez analizando el comportamiento del convertidor ante perturbaciones en el voltaje de línea y la carga. |
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Siáchica Zuluaga, J.P.(2023).Control por modos deslizantes del convertidor elevador cuadrático con bajo almacenamiento de energía para la regulación de voltaje de salida.[Trabajo de grado, Universidad de Ibagué]. https://hdl.handle.net/20.500.12313/4820 |
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Una vez obtenidos los parámetros del controlador, se realizarán simulaciones para validar su adecuado funcionamiento y se realizarán pruebas de robustez analizando el comportamiento del convertidor ante perturbaciones en el voltaje de línea y la carga.This paper proposes to study the quadratic boost converter with low energy storage, which has been recently proposed in the literature, surpassing in some aspects other quadratic gain boost converters. To achieve the desired gain levels, guaranteeing stability and robustness, a sliding mode controller will be used in an internal control loop for the input current. Then an external control loop will be implemented to regulate the output voltage, configuring a two- loop system in cascade. The external control loop will be developed using the programmed gain technique looking for a uniform response in the operating range of the system. Once the controller parameters have been obtained, simulations will be carried out to validate its proper functioning and robustness tests will be carried out, analyzing the behavior of the converter in the face of disturbances in the line voltage and the load.PregradoIngeniero Electrónico1. Marco Teórico.....3 1.1 Convertidores DC-DC.....3 1.2 Convertidor elevador cuadrático.....3 1.3 Control en modo deslizante.....5 1.4 Control de ganancia programada.....5 2. Modelado del convertidor.....6 2.1 Análisis de control.....8 2.1.1 Control equivalente.....9 2.1.2 Dinámica de deslizamiento ideal.....10 2.1.3 Punto de equilibrio.....10 2.1.4 Modelo linealizado.....10 2.1.5 Polinomio característico.....13 2.2 Validación.....17 3. Controlador.....20 3.1 Polos y ceros del convertidor.....20 3.2 Respuesta transitoria.....23 3.2.1 Diseño del controlador (Sisotool).....24 3.2.2 Análisis ganancia del PI.....32 3.3 Validación.....37 3.3.1 Perturbaciones de voltaje.....38 3.3.2 Perturbaciones de carga.....40 4. Conclusiones y Recomendaciones.....42 4.1 Conclusiones.....42 4.2 Recomendaciones.....42 5. Referencias.....43 6. Anexos.....44 6.1 Anexo Matlab con punto de equilibrio, planta y controlador PI.....44 6.2 Anexo Matlab de las ganancias para 49 controladores PI.....4659 páginasapplication/pdfSiáchica Zuluaga, J.P.(2023).Control por modos deslizantes del convertidor elevador cuadrático con bajo almacenamiento de energía para la regulación de voltaje de salida.[Trabajo de grado, Universidad de Ibagué]. https://hdl.handle.net/20.500.12313/4820https://hdl.handle.net/20.500.12313/4820spaUniversidad de IbaguéIngenieríaIbaguéIngeniería ElectrónicaA. Stupar, T. Friedli, J. Minibock, and J. W. Kolar, “Towards a 99% efficient three-phase buck- type PFC rectifier for 400-V DC distribution systems,” IEEE Trans. Power Electron., vol. 27, no. 4, pp. 1732–1744, Apr. 2012.Rockwell Automation, “Common DC bus: Selection guide,” Publication DRIVES-SG001B-EN- P, Sep. 2005.O. Lopez-Santos, L. Martínez-Salamero, G. García, H. Valderrama-Blavi, D. Mercury. “Efficiency analysis of a Sliding-mode Controlled Quadratic Boost Converter”. IET Power Electronics, Vol. 6, No. 2, pp. 364-373. 2013.O. Lopez Santos, J. Mayo Maldonado, J.C. Rosas Caro, J. Valdez Resendiz, D.A. Zambrano Prada D., O. Ruiz Martínez, “Quadratic boost converter with low-output voltage ripple,” IET, Jan. 2020.F.H. Dupont, C. Rech, R.Gules, and J. R. Pinheiro, “Reduced-order model and control approach for the boost converter with a voltage multiplier cell,” IEEE Trans. Power Electron., vol. 28, no. 7, pp. 3395–3404, Jul. 2013.V.I. Utkin, J. Guldner and J. 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