Resumen de Modelos no lineales y control en modo deslizamiento de convertidores de estructura resonante
El presente trabajo de investigación se ha dedicado al estudio y la caracterización de un conjunto de sistemas electrónicos de potencia basados en convertidores resonantes Quantum con subsistemas de control en modo de deslizamiento, utilizados en aplicaciones de estabilización de tensión y de seguimiento de señal.El trabajo se inicia con la presentación detallada del principio de funcionamiento de un amplio conjunto de convertidores Quantum, incluyendo la descripción de la estrategia de actuación sobre los interruptores y la identificación de las posibles acciones de control de acuerdo con el modo de operación seleccionado. Este estudio ha facilitado la deducción de unos modelos que permiten agrupar las ecuaciones de estado de más de un convertidor por medio de dos variables de control. Seguidamente se propone un método de modelado de convertidores resonantes, basado en la clasificación y aproximación de las variables de estado según su comportamiento dinámico. Los modelos promediados resultantes son válidos no sólo en un entorno reducido del punto nominal de funcionamiento del convertidor, sino en situaciones de arranque del sistema y en presencia de grandes variaciones en la tensión de entrada, la carga y la tensión de referencia. Además, es posible identificar modelos de orden reducido, que contienen las variables de control, la tensión de entrada y la carga, y las variables de estado promediadas más significativas. Por lo tanto, la simplicidad de los modelos resultantes y su amplio margen de validez hacen del método de modelado la herramienta adecuada para la caracterización de convertidores resonantes y la introducción de técnicas de control no lineales en esta clase de estructuras de conversión.Posteriormente se desarrolla un nuevo procedimiento de diseño de controladores en modo de deslizamiento para convertidores conmutados con múltiples entradas de control, basado en el segundo método de Lyapunov y el método del control equivalente. La utilización del método de diseño proporciona la configuración de las superficies de deslizamiento y las leyes de control, y al mismo tiempo, facilita la determinación de las principales restricciones que deben satisfacer los parámetros de los controladores para el correcto funcionamiento de estos sistemas. Otras características fundamentales del método son la simplicidad de los subsistemas de control resultantes y el excelente comportamiento de los convertidores que lo utilizan.Finalmente se implementan cuatro prototipos experimentales suficientemente representativos del problema de estabilización de tensión y de seguimiento de señal en este tipo de sistemas. Los estudios teóricos realizados y el análisis de los resultados de simulación y de las medidas efectuadas sobre los prototipos han permitido derivar las propiedades más significativas de los sistemas electrónicos de potencias estudiados en el presente trabajo: pérdidas de conmutación prácticamente nulas, simple procesado del ruido EMI, gran robustez frente a perturbaciones externas, posibilidad de alimentar a cargas de diferente naturaleza y simple realización del control. Asimismo, es necesario remarcar la existencia de un compromiso de diseño entre la consecución de una excelente respuesta dinámica y un elevado rendimiento, según la elección de topologías resonantes con una o dos acciones de control.
