Diseño de una técnica de control con banda de histéresis adaptativa para corrección del factor de potencia

Abstract

Este documento presenta los estudios teóricos, analíticos y experimentales, desarrollados en el proyecto de maestría, titulado “Diseño de una técnica de control con banda de histéresis adaptativa para corrección del factor de potencia”. El trabajo se centra en modelar y diseñar una técnica de control para un convertidor Boost, de tal forma que cumpla la función de corrección del factor de potencia y además regule la tensión de salida. Para este sistema de estructura variable, la técnica de control está basada en banda de histéresis adaptativa, caracterizada por la presencia de varios parámetros, de los cuales se fijan unos y se adaptan otros dependiendo de la carga que se conecte. El sistema se modela en el espacio de estados, se obtiene la solución numérica para el convertidor electrónico mediante un algoritmo basado en eventos, debido a que es necesario tener una alta precisión al momento de describir la evolución de las señales del sistema cuando chocan con las fronteras de la banda de histéresis. Se caracterizan las condiciones y rangos de operación en modo de conducción continuo, tanto de los valores de los componentes del convertidor Boost como los valores de los parámetros de la banda de histéresis, para que cumpla los objetivos del control y se pueda realizar una implementación física. Los resultados teóricos y de simulación son validados con el diseño de un prototipo experimental del convertidor electrónico Boost, de tal forma que se puedan comparar los niveles de los armónicos de la corriente de entrada con los límites establecidos por la norma internacional Europea IEC 61000-3-2 / Abstract: This document shows the theoretical, analytical and experimental studies, developed in the master thesis. The work focuses on modeling and designing a control technique for a Boost converter, so that it functions as power factor corrector and also regulates the output voltage. For this variable structure system, the control technique is based on adaptive hysteresis band, characterized by the presence of several parameters, of which some are fixed and others are adapted depending on the load to be connected. The system is modeled in the states space, we obtain the numerical solution for the electronic converter using an algorithm based on events, because it requires a high precision at the moment of describing the evolution of the system signals when they collide with the hysteresis band boundaries. The conditions and ranges of operation are characterized in continuous conduction mode, both the components values of the Boost converter as the parameters values of the hysteresis band, in such a way that fulfills the control objectives and it can perform a physical implementation. The theoretical and simulation results are validated with an experimental prototype design of the Boost electronic converter, by comparing the levels of the input current harmonics with the limits set by the European international standard IEC 61000-3-2.