CONVERTIDORES CC-CC ELEVADOR "BOOST"

Ejemplo 9.4, 3ra. ed.

Trazar las formas de ondas de tensin y corriente (y determinar detalles) de loscomponentes de convertidor "boost".

Formas de ondas principales

Determinacin de la ganancia esttica del convertidor elevador "boost"

1ra. Etapa de operacin: (0 < t < ton)

VsvL1 t( )

ton=ecuaciones de tensin en esta etapa:

Tensin media (o cuasi-instantnea) en el inductor durante este intervalo

vL1 t( ) Vs ton=

2da. Etapa de operacin: ton < t < T, ( 0 < t < ton)

ecuaciones de tensin en esta etapa:Vs

vL2 t( )

toffVo=

Tensin media (o cuasi-instantnea) en el inductor durante este intervalo

vL2 t( ) Vs Vo toff=Si, se sabe que ton D T= toff 1 D( ) T=

De acuerdo al balance de flujo mgnetico en el ncleo del inductor, el valor medio de latensin en un periodo es nulo, o las suma de la tensiones cuasi-instantneas es cero.

vL1 t( ) vL2 t( ) 0= Vs D T Vs Vo 1 D( ) T=Vs D Vo Vs 1 D( )=

Despejando la relacion Vo/Vs resulta la ganancia de covertidor "boost"

VoVs

11 D=

La caractersticas de ganancia esttica del convertidor elevador "boost", en funcin de larazn cclica "D"

intervalo de variacin de "D"D 0 0.01 1Mboost D( )

11 D

0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 10

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

Mboost D( )

D

Otro manera de determinar la ganancia esttica del convertidor elevador "boost"

1ra. Etapa de operacin: (0 < t < ton)

la tensin en el inductor: vL t( ) L tiL t( )

dd

=

la ondulacin de corriente en el inductorIL

VsL

ton=2da. Etapa de operacin: ton < t < T, ( 0 < t < ton)

al final de intervalo se puede calcular la tensin media de salida, como

Vo Vs LILtoff

= Vs 1tontoff

=

Vo Vs1

1 D

=Determinacin de la inductancia y la capacitancia de convertidor "boost" enoperacin MCC

Inductancia

1ra. Etapa de operacin: (0 < t < ton)

La corriente del inductor se eleva linealmente hasta un valor mximo, derivada positiva

Vs LILton

=

As, se puede determinar el intervalo ton LILVs

=

2da. Etapa de operacin: ton < t < T, ( 0 < t < ton)

La corriente del inductor se cae linealmente hasta un valor mnimo, derivada negativa

Vs Vo LILtoff

=

As, se puede determinar el intervalo toff LIL

Vo Vs=

El periodo de conmutacin de la interruptor

T ton toff= TIL L Vo

Vs Vo Vs =otro forma de obtener la ondulacin de corriente en el inductor

ILVs Vo Vs

f L Vo=

en funcion de "D"IL

Vs Df L=

Y finalmente la inductancia para el convertidor en el MCC LVs Df IL

=

La capacitancia de la carga

1ra. Etapa de operacin: (0 < t < ton)

Durante este intervalo el capacitor suministra corriente a la carga. La corriente medio decapacitor es la corriente de carga, Ic=Io. Y la ondulacin de tensin en el capacitor. resulta

VC Vmax Vmin t 0=( )=VC

1C

0

tontIC

d=1C

0

tontIo

d=

VCIo tonC

=

Si, sbq Vo Vs1

1 D

= resulta DVo Vs

Vo=

tonT

=

Finalmente la capacitacia resulta VCIo Vs Vo

f C Vo=

VCIo Df C=

Vs 10 V f 1 103 Hz R 5 L 6.5 10 3 H

E 0 D 0.5 operacin en el MCCa) Imin

b) I.max

c) I Calculos previos: tensin en la carga

Vo Vs1

1 D

Vo 20 V

Periodo de conmutacinT

1f

T 1 10 3 s

intervalo de conduccin del S ton D T ton 500 10 6 s

intervalo de bloqueo del S toff 1 D( ) T toff 500 10 6 s

ILVsL

ton IL 0.769 A

valor medio de la corriente de cargaIo

VoR

Io 4 A

a) Imin Imin Io

IL2

Imin 3.615 A

b) Imax Imax Io

IL2

Imax 4.385 A

A