Diseño y comparación de algoritmos de control óptimo para un convertidor DC-DC bidireccional
La idea inicial de realizar un convertidor DC-DC bidireccional fue para poder tenerla como parte de una microrred para uso educativo, siendo la conexión entre las baterías y la carga dada por paneles solares. La revisión de topologías que derivó en una tabla comparativa fue realizada para poder esco...
- Autores:
-
Yate Alcalá, Juan Miguel
- Tipo de recurso:
- Trabajo de grado de pregrado
- Fecha de publicación:
- 2024
- Institución:
- Universidad de los Andes
- Repositorio:
- Séneca: repositorio Uniandes
- Idioma:
- spa
- OAI Identifier:
- oai:repositorio.uniandes.edu.co:1992/73915
- Acceso en línea:
- https://hdl.handle.net/1992/73915
- Palabra clave:
- Bidireccional
Convertidor DC-DC
Dimensionamiento
Microrredes
Control óptimo
Control
Simulación
Ingeniería
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La idea inicial de realizar un convertidor DC-DC bidireccional fue para poder tenerla como parte de una microrred para uso educativo, siendo la conexión entre las baterías y la carga dada por paneles solares. La revisión de topologías que derivó en una tabla comparativa fue realizada para poder escoger la mejor topología a diseñar en el contexto explicado. Esta topología acabo siendo la intercalada bifásica, escogida por su eficiencia, así como por tener una aplicación fácil de control y finalmente porque esta fue diseñada específicamente para el uso en microrredes. El proyecto se basó entonces en el convertidor DC-DC bidireccional intercalado bifásico, trabajando en encontrar su interpretación matemática y posteriormente la mejor acción de control. Al momento de pasar el funcionamiento a espacio de estados se lograron concluir varias cosas, tales como la necesidad de linealizar el sistema, así como la posibilidad de unir los diferentes modos de operación mediante un pulso y la necesidad primordial de expresar de manera correcta este. También se pudo concluir mediante diferentes pruebas que la estabilidad del sistema depende de los elementos hallados en el dimensionamiento, pues como se expresó anteriormente, el control óptimo tenía poco efecto frente al sistema del convertidor debido a que esta salida ya era relativamente óptima, y como esta estabilidad se perdió al momento de modificar la resistencia de salida de cada modo. Por lo que se sabe que si se escogen bien los componentes del convertidor (por lo menos en el caso de esta topología), no hay necesidad de aplicarle el control óptimo. Lo que si es necesario aplicarle es la acción de control tradicional, puesto que el controlador PI implementado en el convertidor DC-DC marco una diferencia enorme, reduciendo el overshoot y las oscilaciones, permitió tener una salida deseada y robusta frente a ligeros cambios en el sistema. |
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El proyecto se basó entonces en el convertidor DC-DC bidireccional intercalado bifásico, trabajando en encontrar su interpretación matemática y posteriormente la mejor acción de control. Al momento de pasar el funcionamiento a espacio de estados se lograron concluir varias cosas, tales como la necesidad de linealizar el sistema, así como la posibilidad de unir los diferentes modos de operación mediante un pulso y la necesidad primordial de expresar de manera correcta este. También se pudo concluir mediante diferentes pruebas que la estabilidad del sistema depende de los elementos hallados en el dimensionamiento, pues como se expresó anteriormente, el control óptimo tenía poco efecto frente al sistema del convertidor debido a que esta salida ya era relativamente óptima, y como esta estabilidad se perdió al momento de modificar la resistencia de salida de cada modo. Por lo que se sabe que si se escogen bien los componentes del convertidor (por lo menos en el caso de esta topología), no hay necesidad de aplicarle el control óptimo. 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