aportaciones mediante implementaciÓn basada en sistemas embebidos al control digital de...

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  • 8/15/2019 APORTACIONES MEDIANTE IMPLEMENTACIÓN BASADA EN SISTEMAS EMBEBIDOS AL CONTROL DIGITAL DE CONVERTI…

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      d  

     1 − d

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

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    n  

     vout  

     

     

     

     

     

     

     N v     N i

     

     

     

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     d + δ 

     

     d · k2  

     1 − (1 − d) · k3  

     

     

     d

     

     

     d1

       d

    2  

     1 − δ 

     

      11+δ  

     d1     d2  

     

     da     db  

     da     db     dc  

     

     

     

     

     

     

     

     d + δ 1     d · k2     1 − (1 − d) · k3  

    V  g  = 230  V      1 − d  

     

     P   = 147   W 

     

    300  W   

     V g  =

    230  V     P  = 300  W 

       V  out = 400  V    

     

     

    V g = 120  V   

      P  = 176  W  

      V  out = 300  V    

     

     

     

     

     

     230  V  

     

     

     120  V  

     

     

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    200  ms  

     

     

     

     

     

      n  

     vout  

     

     

     

     

     

      d    1 − d    

     

     

    V  g    230  V    

     

     Da, Db, Dc  

     

     

     

     

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    200

    250

    300

    350

    400

    450

    0 5 10 15 20 25 30

    t(ms)

    tensión de salida

    tensión de entrada

    corriente de entrada

     

    0,1

    0,2

    0,3

    0,4

    0,5

    0,6

    0,7

    0,8

    0,9

    1

    0 5 10 15 20 25 30

    t(ms)

    ciclo de trabajo

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

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    VHDL Testbench

    Digital Circuit

    (VHDL)

    Sense

     Time

    control

    Clock

    Reset

    Control

    ADC

    Model

    Analog simulator (PSIM) Digital simulator (Modelsim)

    Power Stage(analog circuit)

     

    ModelSim-PSIM co-simulation scheme, including the

    comm unicat ion sch eme (DLLb lock in PSIM and FLI block in ModelSim)

    Analog simulation

    Sense

    data

    Control

    data

    Sense

    data

    Control

    data

    Digital simulation

    1 2

    3

    3

    Analog

    simulator

    (PSIM)

    Digital

    simulator

    (Modelsim)

    N cycles, N= ∆t/clkperiod

    1 simulatonstep (∆t)InstanttN InstanttN+1= tN+∆t  

    Synchronization and com munication diagram

     

     

     

     

     

     

     2,18

     

     3, 85  

     10

     

     

     

     

     

     

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    SPICE Model

    VHDL-AMS Model

    VHDL Model

    SPICE Model SPICE Model

    Power Converter

    & Power source

    QL

    Load

    L   R

    INDUCTOR

    Electrical Sensors

    ADCs

    VoltageCurrent

    Digital Circuit

    (Power computation

    Gating signals …)

    QH

      QL

    Control

    Digital data

        I    /    O

         I   n   t   e   r    f   a   c   e

        P   o   w   e   r    B    l   o   c    k

        D    i   g    i   t   a    l    B    l   o   c    k

        I   n   t   e   r    f   a   c   e    B    l   o   c    k

    SPICE ModelSPICE Model

    VHDL-AMS ModelVHDL-AMS Model

    VHDL ModelVHDL Model

    SPICE ModelSPICE Model SPICE ModelSPICE Model

    Power Converter

    & Power source

    QLQL

    Load

    L   R

    INDUCTOR

    Electrical Sensors

    ADCs

    VoltageCurrent

    Digital Circuit

    (Power computation

    Gating signals …)

    QH

      QL

    Control

    Digital data

        I    /    O

         I   n   t   e   r    f   a   c   e

        P   o   w   e   r    B    l   o   c    k

        D    i   g    i   t   a    l    B    l   o   c    k

        I   n   t   e   r    f   a   c   e    B    l   o   c    k

     

     

     

     

     

     

     

        

     

     

     

     

         

       

       

       

     

     µs

     

     

     10  kH z

     

     

         

      50  µs  

     

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     100   kH z  

     

     

     

      ns  

         

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

           

         

     

     

     

     

     

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     100  kH z  

     

     100  Hz

     

     vout    iin  

     

     

     vg  

       

           

     

     gin  

         

     

     

     

     

     

     

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    GID (s) =  V  out

    Ls  

     GID (s)  

     V  out    L  

     

    GV G(s) =

    v2gR

    2·V  outRC 2   s + 1

     

     GV G(s)  

      vg     V  out  

     

     

    f sw   100  k Hz

    resoluciónP W M    1000  

    L   5  mH 

    C    100  µF 

    P out   300  W 

    V  out   400  V  

     

     

     

     

       

     100  M Hz

     

     

     

     

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    0,5z−0,4844z−1

      10  µs   6,33  k Hz   472  µs

     

    3,052·10−5z−1,526·10−5

    z−1  10  ms   6,71  H z   109  ms

      f CLK     100  M Hz

     

     

     

     

     

     

     

       

       

     

     

     

     10 ns

     

     472  µs

       109  ms

     

     

     

       

       

       

         

     

     

     

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    vg

    iin   D

    Q   C   R

    +

    -

    L

     

     

     

     

     

       

     vout      iin  

      iL

    vL   =   L ·  diLdt

     

     

      k

    iL(k) =   iL(k − 1) + ∆t

    L   · vL  

    iL(k)    k     ∆t  

      vL

     iC  

    iC    =   C  · dvout

    dt  

     

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      k

    vout(k) =   vout(k − 1) + ∆tC 

      · iC   

     

     

    ∆t  

      ∆tL  

    ∆tC     iC   

     

      iC     iR  

     

    iL −  iR    

    iR   =  vout

    R  

      iR  

     iL  

         

       

       

             

     

    iL(k) =   iL(k − 1) + ∆tL

      · vg

    vout(k) =   vout(k − 1) −  ∆tC 

      · iR  

    iL(k) =   iL(k − 1) + ∆tL

      · (vg − vout)

    vout(k) =   vout(k − 1) + ∆tC 

      · (iL − iR)  

    iL(k) = 0

    vout(k) =   vout(k − 1) −  ∆tC 

      · iR  

     

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     iL    i

    L  

    i∗L   =  L

    ∆t · iL  

     

     

    i∗L(k) =   i∗

    L(k − 1) + vL  

    v∗out   =  C 

    ∆t · vout  

    v∗out(k) =   v∗

    out(k − 1) + iC   

     

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     iC     i

    C   

      iC     v∗out    v∗∗out

    v∗∗out   =  L

    ∆tv∗out =

      C 

    ∆t

    L

    ∆t · vout  

     

    v∗∗out(k) =   v∗∗

    out(k − 1) + i∗C   

     

     

         i∗C      vL  

     

       

    i∗L(k) =   i∗

    L(k − 1) + vgv∗∗out(k) =   v

    ∗∗

    out(k − 1) − i∗R  

    i∗L(k) =   i∗

    L(k − 1) + vg − voutv∗∗out(k) =   v

    ∗∗

    out(k

     − 1) + i∗L

     −i∗R  

    i∗L(k) = 0

    v∗∗out(k) =   v∗∗

    out(k − 1) − i∗R  

     i∗L    vout  

     

     

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      vout    v∗∗

    out  

    vout   =  ∆t

    ∆t

    L  · v∗∗out  

     

     iL  

       

       

       

     iL  

     

     

     

     

     

           

     

     

     

         

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

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      iLAdd     voutAuxAdd    dtL     dtC     ∆tL  ∆tC 

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

         

      iLAdd     voutAuxAdd  

       

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

         

         

     

       

     

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               32

       64

     

     

         

     

     

         

     

     

           

     

               

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

         

       

     

    vg    1000    

       vg  

     

     

     

     

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     1

     

     

     1 + 5 + 3

     

     

     2−Y  

     

     vout    2

    −Y  

     

     vout    256,125 V      i∗

    R  

     

     

     iR    ∆t 

     

     

     

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    vg   13    ± 511,875  V     0,125  V  vout   13    ± 511,875  A   0,125  V  i∗R   13  

      ∆tL

      ±  8,387 A   2,048 · 10−3 Av∗out   34  

      ∆tL

    ∆tC 

      ±  1759,219 V     2,048 · 10−7 V  voutSat

    ∗ 18  

      ∆tL

    ∆tC 

      ±  1759,205 V     0,013  V  i∗L   26  

      ∆tL

      ±  8,389 A   2,5 · 10−7 AiLSat

    ∗ 18  

      ∆tL

      ±  8,389 A   6,4 · 10−5 A

     iR    4,196352  A  

     

         

    iLAdd∗

     

    i∗L  

     

     

     12

     

     12

     

     1

     

     iLAdd

    ∗  

     

     

    i

    L  

      26  

      2,5 · 10−7

    A  

     iR      

     

     26

       i∗L    13  

     

     

     26

       13

     

     i∗L    13    2,048  mA  

     

     0,25 µA

     

     

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     26

       26

         

         

      13  

     26

     

         26

     

     

     

    13  

      i∗R  

     

     

     v

    outAdd∗∗

     

     i∗L  

     

     

     v∗∗out  

     

    v∗∗out  

     18

     

      v∗∗out  

         

     18

      v∗∗out    18

     

     13

     

     

               

     

      i∗L  

     

      vout     iin  

     

    i∗R     vg     mosfet   i∗

    R  

    mosfet

     

     

            vg

     

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