Robust linear control of dc-dc converters
- Autores: Carlos Olalla Martínez
- Directores de la Tesis: Ramón Leyva (dir. tes.), Abdelali El Aroudi (codir. tes.), Enric Fossas Colet (tut. tes.)
- Lectura: En la Universitat Politècnica de Catalunya (UPC) ( España ) en 2009
- Idioma: español
- Tribunal Calificador de la Tesis: Francesc Guinjoan (presid.), Robert Griñó Cubero (secret.), Javier Calvente Calvo (voc.), Roberto Giral Castillón (voc.), Germain García (voc.)
- Materias:
- Texto completo no disponible (Saber más ...)
- Resumen
Aquesta tesi tracta el control lineal robust de convertidors cc-cc amb incertesa. La llei de control que s'obté per a aquests sistemes sol basar- se en realimentació lineal de sortida o d'estat, que és més simple i de menor cost que altres aproximacions no-lineals, malgrat que la dinàmica dels convertidors és no-lineal. Els models emprats per derivar la estratègia de control dels convertidors negligeixen l'arrissat d'alta freqüència considerant que la freqüència de commutació és suficientment alta. Habitualment, aquest models es linearitzen al voltant d'un punt d'operació amb l'objectiu de derivar un controlador lineal. Tot i això, un disseny que no té en compte les no- linearitats i les incerteses del convertidor pot resultar en una regulació deteriorada o no-estable en presència de grans pertorbacions.
L'objectiu de la tesi és obtenir mètodes de control robust que simplifiquin i sistematitzin la tasca d'elecció del guany de realimentació, tenint en compte les no-linearitats i les incerteses, els requeriments de l'aplicació i l'esquema de control.
A la primera part de la tesi s'introdueix el modelatge de convertidors cc-cc, amb l'objectiu d'obtenir representacions acurades de la dinàmica del convertidors. Aquesta representació és d'interès per poder aplicar i desenvolupar els dos mètodes de control robust que s'han considerat a la tesi.
El primer mètode de control robust que s'ha adaptat als convertidors de potència s'anomena Quantitative Feedback Theory (QFT). Aquest mètode s'ha formulat per tractar amb els requeriments, les propietats d'incertesa i les característiques de commutació dels convertidors cc-cc.
En concret, el mètode s'ha utilitzat per obtenir controladors per convertidors cc-cc amb gran ample de banda i respostes d'entrada-sortida amb formes definides per el dissenyador, donades la acurada representació de la incertesa i el poc conservadorisme de la tècnica QFT. El mètode s'ha aplicat a un exemple de disseny en el que s'ha sintetitzat un controlador robust per unitats de condicionament de potència complint les especificacions de la Agencia Espacial Europea (ESA). Les simulacions i les mesures experimentals han permès verificar els resultats analítics del mètode de disseny.
El segon mètode de control robust que s'ha examinat està basat en inequacions matricials lineals (LMIs). Aquest mètode contrasta amb la aproximació QFT ja que es poden sintetitzar els guanys de control automàticament. Aquest avantatge ha motivat l'estudi d'aquesta aproximació a la tesi, adaptant-la al camp de la conversió de potencia, donada la naturalesa commutada de les variables d'estat.
La incertesa i les no-linearitats dels convertidors s'han tingut en compre utilitzant un model politòpic que potencialment és mes conservador que la representació utilitzada en el Capítol 3. El mètode s'ha utilitzat per tractar els requeriments comuns en convertidors cc-cc, com són les característiques transitòries, la capacitat de rebutjar pertorbacions o la robustesa de l'estabilitat en presència de diverses incerteses o pertorbacions.
El mètode de síntesis s'ha aplicat als convertidors reductors i elevadors commutant mitjançant la modulació d'amplada de polsos (PWM). Els resultats analítics s'han verificat numèrica i experimentalment. La concordança entre les expressions analítiques, les simulacions per computadora i les mesures experimentals il·lustren i corroboren la utilitat d'aquest mètode de síntesis.
Les dos aproximacions considerades a la tesi podrien ser aplicades a altres estructures més complexes de convertidors de potència, com per exemple els convertidors en paral·lel o multi-nivell , que presentin múltiples entrades i sortides. Els mètodes de disseny també es podrien estendre a convertidors amb tensió d'entrada variant, com en el cas dels correctors de factor de potència ac-cc o en convertidors amb referencia variant en el temps, com en el cas dels inversors cc-ac. A la tesi, l'estudi d'aquest sistemes es proposa com futur treball d'investigació.
