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Control Adaptativo de Modo Deslizante Basado en Lyapunov de Convertidores DC-DC Elevadores Bajo Incertidumbres Paramétricas

Autores: Sahraoui, Hamza; Mellah, Hacene; Mouassa, Souhil; Jurado, Francisco; Bessaad, Taieb

Idioma: Inglés

Editor: MDPI

Año: 2025

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Acceso abierto

Artículo científico
2025

Control Adaptativo de Modo Deslizante Basado en Lyapunov de Convertidores DC-DC Elevadores Bajo Incertidumbres Paramétricas


Categoría

Tecnología de Equipos y Accesorios

Subcategoría

Diseño de equipos y herramientas

Palabras clave

Convertidores de potencia
Estrategias de control
Convertidor DC-DC
Control de Modo Deslizante No Lineal tipo Lyapunov
Ley adaptativa
Regulación de voltaje

Licencia

CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual

Consultas: 18

Citaciones: Sin citaciones


Descripción
La creciente demanda de convertidores de potencia de alto rendimiento para aplicaciones de vehículos eléctricos (EV) pone un énfasis significativo en el desarrollo de estrategias de control efectivas y robustas para la operación de convertidores DC-DC. Este documento trata sobre el desarrollo, simulación y validación experimental de una estrategia de Control No Lineal de Modo Deslizante Tipo Lyapunov (L-SMC) adaptativa para un convertidor DC-DC elevador, abordando incertidumbres significativas causadas por grandes variaciones en los parámetros del sistema (R y L) y asegurando el seguimiento de una referencia de voltaje. La estrategia de control propuesta emplea la teoría de estabilidad de Lyapunov para construir una ley adaptativa que actualiza los parámetros de la superficie deslizante, de modo que el sistema pueda lograr estabilidad asintótica global en presencia de incertidumbre en la inductancia, capacitancia, resistencia de carga y voltaje de entrada. También se considera el manifold deslizante no lineal, lo que contribuye a una convergencia más robusta y rápida en el controlador. Además, se implementó una técnica de optimización lógica que minimiza significativamente las operaciones de conmutación (chattering) y, como resultado de esto, aumenta la facilidad de implementación. El L-SMC propuesto se valida a través de pruebas de simulación y experimentales bajo diversas condiciones, incluyendo aumentos abruptos en el voltaje de entrada y perturbaciones de carga. Los resultados de la simulación demuestran que, ya sea bajo parámetros nominales (R = 320 Ohm, L = 2.7 mH) o con variaciones de parámetros, el sobrevoltaje en todos los casos se mantiene por debajo del 0.5%, mientras que el error en estado estacionario se mantiene por debajo de 0.4 V, excepto durante el arranque, que es una fase transicional que dura muy poco tiempo. La corriente responde suavemente a la referencia de voltaje y a las variaciones de parámetros, con un chattering y sobrevoltaje muy insignificantes. La corriente se mantiene estable y constante, con una presencia notable de un pico con cada cambio en el voltaje de referencia, acompañado de un chattering relativamente pequeño. Los resultados de simulación y experimentales demuestran que el L-SMC adaptativo logra una regulación de voltaje precisa, una respuesta transitoria rápida y reduce el chattering, y las pruebas de simulación y experimentales muestran que el controlador propuesto tiene un error en estado estacionario significativamente menor, lo que asegura una regulación de voltaje precisa y estable con el tiempo. Además, el sistema converge más rápido para el controlador propuesto en la conversión y se estabiliza rápidamente al estado de referencia de adaptación después del cambio drástico y dinámico en el voltaje de entrada o la carga, minimizando así el tiempo de asentamiento. El enfoque de control propuesto también contribuye a ahorrar energía para la aplicación en cuestión, todo en consideración de minimizar pérdidas.

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