Comportamiento de los efectos no modelados de los dispositivos semiconductores ante variaciones de carga en un convertidor tipo BOOST controlado por regímenes deslizantes mediante reconstructores integrales

Abstract

El objetivo fundamental de este trabajo es estudiar el comportamiento en lazo cerrado del convertidor de potencia DC−DC tipo Boost regulado mediante un control por modos deslizantes basado en un PI generalizado (con reconstructor de la corriente). Se realizan variaciones significativas de la carga R, las cuales afectan el consumo de potencia de los diferentes componentes que integran al circuito, y se observan los efectos sobre la respuesta del controlador mediante simulaciones numéricas en Matlab® implementación practica usando una tarjeta DSP. Este trabajo continua el proyecto de grado de Orlando Ostos (Marzo,2004), extendiendo el análisis al problema de variación de carga de manera estática y dinámica. Nos basamos en modelos matemáticos del convertidor Boost para el modelo ideal y un modelo aproximado del diodo y el transistor, así como en simulaciones en el paquete Orcad®. En un caso, las simulaciones se basan en cálculos discretizados del controlador (en Matlab®) y otros se basan en una implementación analógica de tipo continuo (en Orcad®) realizada con propósitos de comparación. En la práctica el controlador se implementa de manera discretizada. Se incluye una novedosa extensión del controlador originalmente diseñado por H. Sira-Ramírez, R. Márquez y M. Fliess en (Sira-Ramírez, Márquez y Fliess 2002) basada en los principios de diseño del PI generalizado (Fliess, Márquez, Delaleau y Sira-Ramírez 2002). Este control permite eliminar el offset en el sistema real y en los modelos aproximados. En la implementación se agregó una configuración de resistencias y transistores para realizar las variaciones de carga controladas. Se observó que el sistema en lazo cerrado (para los parámetros utilizados) funciona adecuadamente para valores de resistencias altos (4kOhm en adelante), mientras que para valores de resistencias bajos (inferiores a 1KOhm), el comportamiento del circuito se aleja apreciablemente del comportamiento observado en los distintos modelos estudiados; debido a efectos de temperatura en los dispositivos semiconductores, a saturaciones en los amplificadores, etc., no tomados en cuenta explícitamente en el estudio realizado.