Control digital de convertidores conmutados mediante LabVIEW
Autor (es)
Murillo Moya, MaríaEntidad
UAM. Departamento de Tecnología Electrónica y de las ComunicacionesFecha de edición
2017-09Materias
Control digital; Convertidor conmutado; LabVIEW; TelecomunicacionesNota
Máster Universitario en Ingeniería de TelecomunicaciónEsta obra está bajo una licencia de Creative Commons Reconocimiento-NoComercial-SinObraDerivada 4.0 Internacional.
Resumen
En la electrónica de potencia, los convertidores de potencia transforman la energía eléctrica que reciben a la entrada en otra con diferentes características a su salida. En particular, los convertidores conmutados presentan numerosas ventajas frente a los lineales en términos de eficiencia, rendimiento y funcionalidad. Para el control digital de un convertidor conmutado se utilizan elementos semiconductores que actúan como interruptores para permitir el paso de la corriente.
En la transformación de energía de corriente alterna a corriente continua (CA a CC) es necesario realizar una corrección del factor de potencia (f.d.p.) para evitar introducir armónicos a la red eléctrica. Una de las técnicas para realizar la corrección del f.d.p. es la implementación de un doble lazo con un lazo de tensión y un lazo de corriente con sus respectivos reguladores.
El principal objetivo de este Trabajo Fin de Máster es realizar un control digital sobre un convertidor conmutado con el software de LabVIEW, un entorno de desarrollo integrado que permite una mejor integración de los dispositivos hardware y numerosas funcionalidades mediante una programación gráfica.
A lo largo de este documento, han sido comparadas las características de dos posibles dispositivos para realizar la corrección del f.d.p para desarrollar un control digital sobre un convertidor elevador de tensión (tipo boost). Se hallaron características críticas para la selección del dispositivo y finalmente se eligió el dispositivo reprogramable NI myRIO, que incluye una FPGA (Field Programmable Gate Array), cuya programación se realiza a través de una interfaz de usuario desarrollada con LabVIEW que permite el control digital del convertidor boost con doble lazo para implementar la corrección del f.d.p.
El trabajo concluye con una serie de resultados experimentales de corrección del f.d.p. sobre el convertidor boost junto con el dispositivo NI myRIO y la interfaz desarrollada en LabVIEW. Se han probado ambos lazos de control, comprobando el funcionamiento de los mismos tanto en régimen permanente como ante transitorios.
Por último, se ha realizado un análisis de la adecuación de dicho software y NI myRIO en aplicaciones de control digital, así como la influencia de las características del convertidor utilizado en los resultados de las pruebas experimentales. In power electronics, the power converters transform the electric energy that receive at their entrance into another with different characteristics at their output. In particular, switching converters show many advantages with respect to linear converters in terms of efficiency, performance and functionality. For the digital control of a switching converter, semiconductor elements are used acting as switches to allow the current flow.
In the case of transforming alternating current into direct current (AC to DC) it is necessary to perform a Power Factor Correction (PFC) to avoid introduce harmonics into the electrical grid. One of the techniques to perform the PFC is the implementation of a double loop with a voltage loop and a current loop with their respective regulators.
The main goal of this Project is to perform a digital control over a switching converter with the software of LabVIEW, an integrated development environment that allows a better integration of power devices and numerous functionalities through a graphical programming.
Throughout this document, the characteristics of two possible devices to perform the PFC have been compared to develop a digital control over a boost converter. Critical features were found and finally NI myRIO reprogrammable device was chosen, that includes an FPGA (Field Programmable Gate Array), which is programmed through a user interface developed with LabVIEW that allows to perform the digital control over the boost converter with double loop to implement the PFC.
This Project concludes with a series of experimental results of PFC over the boost converter together with the NI myRIO device and the interface developed in LabVIEW. Both control loops have been tested, verifying the operation in steady state and transients.
Finally, an analysis was made of the suitability of the LabVIEW software and NI myRIO in digital control applications, as well as the influence of the characteristics of the boost converter used in the results of the experimental tests.
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