Simulación de un convertidor DC/DC cuadrático elevador con control modo corriente mediante Matlab/Simulink
Palabras clave:
Carga no lineal, Convertidor DC/DC, controlador PI, Control por corriente promedio, Elevador, Matlab, Modelo lineal, SimulinkResumen
En este artículo se presenta el diseño y simulación de un convertidor cuadrático elevador en cascada, con un solo interruptor activo; y cuyo voltaje de salida es controlado por modo corriente promedio, para una potencia nominal de salida de 200W y un voltaje de 180Vdc. La principal aplicación de este convertidor es la regulación del voltaje de salida con cargas que requieran altos niveles de voltaje continuo, y que por sus características demanden un número N de etapas con la mayor ganancia de voltaje y potencia nominal. Los resultados de la simulación de las diferentes configuraciones del convertidor con cargas lineales y no lineales que presentan armónicos de voltaje, se obtuvieron con la herramienta Matlab/Simulink. Para el regulador de voltaje se ha propuesto un controlador clásico PI, el cual logra un buen desempeño como regulador. Finalmente se analiza el funcionamiento del convertidor cuadrático elevador utilizando múltiples niveles de potencia y voltajes de salida ajustables.
Descargas
Citas
L. Krein, Elements of Power Electronics, Oxford University Press, 1998.
J. G. kassakian, M. F. Schlecht y G. C. Verghese, Principles of Power Electronics., Addison-Wesley Publishing Company, 1991
M. G. Ortiz-Lopez, Control de convertidores en cascada con un solo interruptor activo, San Luis Potosino : Instituto potosino de investigación cientifica y tecnológia , 2007
J. A. Morales-Saldaña, R. Galarza-Quirino, E. E. Carbajal-Gutierrez, J. Leyva-Ramos y M. G. Ortiz-Lopez, “Multiloop controller desing for a quadratic boost converter”, IET Proc. Electr. Power Appl, vol. 1, nº 3, pp. 362-367, 2007
R. W. Erickson y D. Maksimovic, Fundamentals of Power Electronics, Kluwer Academic Publishers, 2001
J. Calvente, L. Martinez-Salamero, H.Valderrama y E. Vidal-Idiarte, “Using magnetic coupling to eliminate right half-plane zeros in boost converters”, Power Electronics Letters, IEEE,, vol. 2, nº 2, pp. 58-62, June 2004
C. W. Diesch, “Simple switching control method changes power converter into a cuerrent source”, de 10 IEEE Power Electronics Specialist Conf., Syracuse N.Y., 1978
S. P. Hsu, A. Brown, L. Rensik y R. D. Middlebrook, “Modeling and analisis of switching dc-to-dc converters in constant frecuency current-programed mode”, de 10 IEEE Power Electronics Specialist Conf., San Diego, Ca., 1979
L. H. Dixon, “Average current-mode control of switching power supplies”, de Unitrode Power Seminar Handbook, Seminar U-140, 1990.
W. Tang, F. C. Lee y R. B. Ridley, “Small-Desing modeling of average current-mode control”, IEEE Trans. Power Electron., vol. 8, nº 2, pp. 112-119, 1993
J. A. Morales-Saldaña, E. E. Carbajal-Gutierrez y J. Leyva-Ramos, “Modeling of switch-mode DC-DC cascade converters”, IEEE Trans. Aerosp., vol. 38, nº 1, pp. 295-299, 2002
M. G. Ortiz-Lopez, J. A. Morales-Saldaña, R. Galarza-Quirino, E. E. Carbajal-Gutierrez y J. Leyva-Ramos, “Modeling and control of a cascade boost converter with a single switch”, de 32nd IEEE Industrial Electronics Conf. IECON´06, Paris, France, 2006
J. A. Morales-Saldaña, R. Loera-Palomo, E. Palacios-Hernández, and J. L. González-Martínez, “Modelling and control of a DC-DC quadratic boost converter with R2P2”, IET Power Electron., vol. 7, no. 1, pp. 11–22, 2014
S. W. Lee and H. L. Do, “Quadratic Boost DC-DC Converter with High Voltage Gain and Reduced Voltage Stresses”, IEEE Trans. Power Electron., vol. 34, no. 3, pp. 2397–2404, 2019
P. Saadat and K. Abbaszadeh, “A Single-Switch High Step-Up DC-DC Converter Based on Quadratic Boost”, IEEE Trans. Ind. Electron., vol. 63, no. 12, pp. 7733–7742, 2016
F. Alonge, M. Pucci, R. Rabbeni, and G. Vitale, “Dynamic modelling of a quadratic DC/DC single-switch boost converter”, Electr. Power Syst. Res., vol. 152, pp. 130–139, 2017
M. Zaid et al., “A family of transformerless quadratic boost high gain dc‐dc converters”, Energies, vol. 14, no. 14, 2021
F. L. De Sa, D. Ruiz-Caballero, and S. A. Mussa, “A new DC-DC double Boost Quadratic converter”, 2013 15th Eur. Conf. Power Electron. Appl. EPE 2013, 2013
J. Leyva-Ramos, M. G. Ortiz-Lopez, L. H. Diaz-Saldierna, and J. A. Morales-Saldaña, “Switching regulator using a quadratic boost converter for wide DC conversion ratios,” IET Power Electron., vol. 2, no. 5, pp. 605–613, 2009
F. H. Dupont, V. F. Montagner, J. R. Pinheiro, H. Pinheiro, S. V. G. Oliveira, and A. Péres, “Comparison of linear quadratic controllers with stability analysis for DC-DC boost converters under large load range”, Asian J. Control, vol. 15, no. 3, pp. 861–871, 2013
S. Ozdemir, N. Altin, and I. Sefa, “Fuzzy logic based MPPT controller for high conversion ratio quadratic boost converter”, Int. J. Hydrogen Energy, vol. 42, no. 28, pp. 17748–17759, 2017
