Generación de voltajes de CA mediante convertidores de alta frecuencia de conmutación

• Autores: Domingo de Jesús Cortés Rodríguez
• Directores de la Tesis: Joaquín Álvarez Gallegos (dir. tes.)
• Lectura: En la Centro de Investigación Científica y de Educación Superior de Ensenada ( México ) en 2004
• Idioma: español
• Títulos paralelos:
  • Alterning current voltage generation using high frequency switching converters
• Enlaces
  • Tesis en acceso abierto en: cicese.repositorioinstitucional.mx
• Resumen
  • español

    Los convertidores cd-cd son circuitos muy importantes dentro del área de la electrónica de potencia. Muchos otros circuitos están basados en dichos convertidores. A estos circuitos se les conoce como convertidores cd-cd por ser su aplicación más común. Sin embargo, nada impide, de entrada, que mediante los mismos circuitos se puedan generar voltajes variables, por el contrario, esto sería bastante útil en muchas aplicaciones. La diferencia entre generar voltajes constantes (cd) y voltajes variables (ca) reside fundamentalmente en el control de estos dispositivos. Desde el punto de vista de teoría de control se trata de un mismo sistema, pero en un caso el objetivo es la regulación y en el otro el objetivo es el seguimiento de una referencia. Todos los convertidores electrónicos son sistemas conmutados,no lineales, con un parámetro (la carga) altamente variable. Por otra parte, la mayoría de ellos son de fase no mínima y uno de los requerimientos es que tengan una respuesta rápida. Por ello, el control de estos dispositivos es difícil para el caso de regulación y mucho más para el caso de seguimiento. El trabajo reportado en esta memoria aborda este último problema. Se muestra que hay un compromiso entre el rizo del voltaje de salida y la rapidez de los voltajes que un convertidor puede generar. Se establecen los límites de los voltajes que un convertidor puede generar. Se obtienen expresiones para guiar el diseño de convertidores adecuados para generar ca. Se proponen varios controladores. Uno de ellos resalta porque a pesar de ser un controlador no lineal, es sencillo de diseñar e implementar, robusto, con buen desempeño en lazo cerrado y sólo requiere mediciones de voltaje. Uno de los objetivos primordiales de la tesis fue buscar conjuntar la formalidad de los resultados obtenidos y su posibilidad de aplicación práctica. Por esta razón, se evitaron algunas soluciones directas, por ejemplo, emplear algoritmos de adaptación complicados para resolver el problema que presenta la variación de la carga. Y es por ello que además del control, se dedica una parte considerable al análisis.

  • English

    Dc-to-dc converters are very important circuits in the power electronics field. Many other circuits are based upon these converters. These circuits are regarded as dc-to-dc converters due to the fact that dc-to-dc conversion is their most common application. Nevertheless, there is no problem in generating variable voltages by means of the circuits themselves. On the contrary, this would be quite useful in many applications. The difference between generating constant voltages (dc) and generating variable voltages (ac) consists in the control of these devices. From the control theory viewpoint, it is the same system, however, in a case, the goal is regulation and in the other, the goal is tracking of a reference. All the electronic converters are switching systems, nonlinear, and with a highly variable parameter (the load). On the other hand, most of them are non-minimum phase systems, and one of the most important requirements is having a rapid response. Such characteristics make these devices difficult to control for the regulation case and much more difficult for the tracking case. The reported work in this thesis deals with the problem of tracking. It is shown that there is a compromise between the output voltage ripple and the voltages rate of change that a converter can generate. Limits for the voltages that a converter can generate are established. Expressions in order to guide the design of converters so that they can generate ac are obtained. Several controllers are proposed. One of them is highlighted due to the fact that although it is a nonlinear controller, it is easy to design and implement, robust, with good closed-loop performance and only requires voltage measures. One of the main goals of the thesis was to merge the formality of the obtained results with the applicability. For this reason, some direct solutions were avoided, such as, using complicated adaptation algorithms in order to handle the problem of the varying load. For all the aforementioned reasons, a considerable part of the thesis is focused on analysis in addition to control.