Un enfoque novedoso para el diseño y ajuste de controladores de modo deslizante parcial adaptativo en fuentes de alimentación conmutadas de fase no mínima
Autores: Salimi, Mahdi
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2023
Acceso abierto
Artículo científico
2023
Un enfoque novedoso para el diseño y ajuste de controladores de modo deslizante parcial adaptativo en fuentes de alimentación conmutadas de fase no mínima
Categoría
Ingeniería y Tecnología
Subcategoría
Ingeniería Eléctrica y Electrónica
Palabras clave
Nueva aproximación sistemática
Controlador de modo deslizante parcial
Fuentes de alimentación conmutadas de modo de conmutación no mínimo
PSMC
Estabilidad
Robustez
Ajuste del controlador
Estabilidad asintótica
Criterios de estabilidad de Lyapunov
Regulación de voltaje de salida
Ajuste de parámetros del controlador
Procesador de señal digital
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 33
Citaciones: Sin citaciones
En este artículo se propone un enfoque sistemático novedoso para el diseño y ajuste de un controlador de modo deslizante parcial (SMC) en fuentes de alimentación conmutadas (SMPS) de fase no mínima. Para lograr un controlador más simplificado en comparación con los SMC convencionales, se introduce en este artículo el SMC parcial (PSMC), que solo requiere una parte de la superficie de deslizamiento para la formulación del controlador. La precisión del PSMC desarrollado se demuestra matemáticamente en todo el rango de operación. Dado que los parámetros de control del PSMC no se seleccionan por ensayo y error, puede mantener la estabilidad y robustez del sistema de lazo cerrado en un amplio rango operativo. En este sentido, y para desarrollar un enfoque sistemático para el control robusto de SMPS, se diseña un SMC equivalente de frecuencia constante utilizando los parámetros nominales del convertidor. Luego, el controlador extraído se combina con un componente adaptativo para garantizar la estabilidad asintótica contra cambios de carga y de línea. Considerando los criterios de estabilidad de Lyapunov para sistemas no lineales, se demuestra que el SPMC presentado se puede utilizar para la regulación de voltaje de salida en modos de operación discontinuos y continuos con error en estado estacionario cero. Para evitar el método de ensayo y error durante el ajuste del controlador y la selección de parámetros, se extrae la ecuación característica del sistema utilizando el enfoque de Jacobiano. Considerando las raíces de la ecuación característica y el rango estable del sistema de lazo cerrado, se ajustan los parámetros del controlador. Además de la simulación, el enfoque desarrollado se evalúa prácticamente utilizando el procesador de señal digital TMS3220F2810. Se muestra que la respuesta dinámica del enfoque propuesto es más rápida que la del SMC de doble lazo estándar durante cambios de carga y de línea. Además, se observa que el controlador desarrollado es robusto contra cambios en el modelo en operaciones continuas y discontinuas.
Descripción
En este artículo se propone un enfoque sistemático novedoso para el diseño y ajuste de un controlador de modo deslizante parcial (SMC) en fuentes de alimentación conmutadas (SMPS) de fase no mínima. Para lograr un controlador más simplificado en comparación con los SMC convencionales, se introduce en este artículo el SMC parcial (PSMC), que solo requiere una parte de la superficie de deslizamiento para la formulación del controlador. La precisión del PSMC desarrollado se demuestra matemáticamente en todo el rango de operación. Dado que los parámetros de control del PSMC no se seleccionan por ensayo y error, puede mantener la estabilidad y robustez del sistema de lazo cerrado en un amplio rango operativo. En este sentido, y para desarrollar un enfoque sistemático para el control robusto de SMPS, se diseña un SMC equivalente de frecuencia constante utilizando los parámetros nominales del convertidor. Luego, el controlador extraído se combina con un componente adaptativo para garantizar la estabilidad asintótica contra cambios de carga y de línea. Considerando los criterios de estabilidad de Lyapunov para sistemas no lineales, se demuestra que el SPMC presentado se puede utilizar para la regulación de voltaje de salida en modos de operación discontinuos y continuos con error en estado estacionario cero. Para evitar el método de ensayo y error durante el ajuste del controlador y la selección de parámetros, se extrae la ecuación característica del sistema utilizando el enfoque de Jacobiano. Considerando las raíces de la ecuación característica y el rango estable del sistema de lazo cerrado, se ajustan los parámetros del controlador. Además de la simulación, el enfoque desarrollado se evalúa prácticamente utilizando el procesador de señal digital TMS3220F2810. Se muestra que la respuesta dinámica del enfoque propuesto es más rápida que la del SMC de doble lazo estándar durante cambios de carga y de línea. Además, se observa que el controlador desarrollado es robusto contra cambios en el modelo en operaciones continuas y discontinuas.