Modelado de convertidores, elevadores asimétricos

Abstract

El conversor elevador, asimétrico y entrelazado (AIDB) es un conversor CD/CD de quinto orden, diseñado para las aplicaciones foto-voltaicas (PV). El AIDB produce armónicos de corriente bajos a los paneles PV, reduciendo así, la pérdida de potencia causada por la operación del conversor. Además, el AIDB provee un alto factor de transformación del voltaje requerido en enlaces de CD y utilizado en los inversores conectados a la red. Pero para rechazar perturbaciones ambientales o de carga, se requiere operar el AIDB en lazo cerrado, y por lo tanto, es necesario disponer de un modelo dinámico.En tal ámbito, las técnicas clásicas de modelado en modo continuo (CCM) no son válidas, debido a que el AIDB opera en modo discontinuo (DCM) y las técnicas clásicas de control en DCM no son aplicables al AIDB. De esta manera, el presente artículo propone una nueva aproximación de modelado para el AIDB, orientada al control; el modelo propuesto se basa en el cálculo de la corriente de un diodo, típicamente no tenida en cuenta. Asimismo, debido a que la corrección del segundo ciclo de trabajo reportada en la literatura no es aplicable al AIDB, este artículo presenta una nueva ecuación. El modelo se valida a través de una comparación, en los dominios de tiempo y frecuencia, con simulaciones circuitales. Finalmente, se muestra la utilidad del modelo en las aplicaciones de control mediante un ejemplo práctico.

The asymmetrical interleaved dual boost (AIDB) is a fifth-order DC/DC converter designed to interface photovoltaic (PV) panels. The AIDB produces small current harmonics to the PV panels, reducing the power losses caused by the converter operation. Moreover, the AIDB provides a large voltage conversion ratio, which is required to step-up the PV voltage to the large dc-link voltage used in grid-connected inverters. To reject irradiance and load disturbances, the AIDB must be operated in a closed-loop and a dynamic model is required. Given that the AIDB converter operates in Discontinuous Conduction Mode (DCM), classical modeling approaches based on Continuous Conduction Mode (CCM) are not valid. Moreover, classical DCM modeling techniques are not suitable for the AIDB converter. Therefore, this paper develops a novel mathematical model for the AIDB converter, which is suitable for control-pur-poses. The proposed model is based on the calculation of a diode current that is typically disregarded. Moreover, because the traditional correction to the second duty cycle reported in literature is not effective, a new equation is designed. The model accuracy is contrasted with circuital simulations in time and frequency domains, obtaining satisfactory results. Finally, the usefulness of the model in control applications is illustrated with an application example.