Simulador de operacio´n y comportamiento de un convertidor...
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Simulador de operacio ´n y comportamiento de un convertidor tipo Boost como emulador resistivo para sen ˜al de corriente en correccio ´n activa de distorsio ´n armo ´nica Cristian E. Vera N. Diego F. Olaya R. [email protected] [email protected] Fredy H. Mart´ınez S. [email protected] Grupo de investigacio ´n ARMOS (COL0029956) Tecnolog´ıa en Electricidad Facultad Tecno ´logica Universidad Distrital Francisco Jose´ de Caldas Bogota´ D.C., Colombia Resumen—Este articulo muestra el funcionamiento, desarrollo, disen ˜ o y resultados de una interfaz gra ´ fica del convertidor Boost. El programa incluye representaciones gra ´ ficas de las diferentes sen ˜ ales que interactu ´ an en el sistema en esta topolog´ ıa del convertidor, sen ˜ ales como tensio ´n de entrada y de rizado, Corriente de entrada y en inductor. Todas las sen ˜ ales anteriores son indispensables en la interpretacio ´n de su funcionamiento, debido a que con ellas podemos evidenciar el convertidor Boost como emulador resistivo. Las diferentes topolog´ıas obtenidas surgen de la necesidad de reducir las componentes armo ´nicas que se forman en los circuitos debido a la cantidad de elementos no lineales que han aumentado gracias al avance tecnolo ´gico. Cabe recalcar que adema ´s de la correccio ´n de factor de potencia y distorsio ´n armo ´nica, este convertidor al poseer una inductancia y un transistor (MOSFET) permiten obtener una tensio ´n de salida mayor en comparacio ´n a la entrada. Abstract—This article show the operation, development, design and results about a graphic interface of Boost converter. The program include graphical representation of different signals that participate in the system specifically this topology, This signals are input voltage and ripple voltage, input current and inductor current. The voltage and current signals are essential in the interpretation of their operation, because with them we can see the Boost converter like a resistive emulator. The different topologies appear for necessity of reduce the harmonic components that exist in the circuits due to the amount of non-linear elements, this elements have increased for the technological advance. Other use of Boost converter is to obtain a magnitude of output voltage bigger than magnitude input voltage because the topology has a inductor and a transistor (MOSFET). I. I NTRODUCCIO ´ N A nivel mundial se ha visto la necesidad de implementar diferentes tipos de convertidores con el fin de mejorar la calidad en la energ´ ıa ele ´ctrica, ya que d´ ıa a d´ ıa el incremento en los equipos electro ´nicos contribuye al deterioro de los componentes de un sistema de potencia en los que encontra- mos conductores, transformadores, motores, entre otros. Con el desarrollo de la tecnolog´ ıa en temas de electro ´nica de potencia y sus diferentes tipos de control, se han implementado diferentes dispositivos electro ´nicos que inyectan armo ´nicos en las redes y reducen el factor de potencia. Todo esto implica tener que aumentar la capacidad de los equipos, tener mayores pe ´rdidas en las l´ ıneas, entre otros. Por lo tanto, es indispen- sable tener en cuenta diferentes topolog´ ıas de conversio ´n para mitigar los problemas producidos por este tipo de dispositivos [1]. Mucho del acondicionamiento de la sen ˜al de energ´ ıa se realiza a trave ´s de topolog´ ıas de potencia particularmente convertidores tipo Boost. En [1], [2], se describe la modi- ficacio ´n que se le realiza en la topolog´ ıa del convertidor tipo Boost convencional, al cual se le an ˜aden dos Transistor MOSFET que sustituyen los dos diodos rectificadores para lograr obtener un mayor rango de correccio ´n de Factor de Potencia, mejor eficiencia y trabajo constante para una amplia gama de tensiones. En [3], se describe la implementacio ´n de tres tipos de control diferentes para la onda de corriente dentro de los cuales encontramos un controlador basado en histe ´resis, un controla- dor PI convencional y un modelo de compensacio ´n no lineal.
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Simulador de operacion y comportamiento de un
convertidor tipo Boost como emulador resistivo para
senal de corriente en correccion activa de distorsion
armonica
Cristian E. Vera N. Diego F. Olaya R.
[email protected] [email protected]
Fredy H. Mart´ınez S.
Grupo de investigacion ARMOS (COL0029956)
Tecnolog ıa en Electricidad
Facultad Tecnologica
Universidad Distrital Francisco Jose´ de Caldas
Bogota´ D.C., Colombia
Resumen—Este articulo muestra el funcionamiento, desarrollo,
disen o y resultados de una interfaz grafica del convertidor
Boost. El programa incluye representaciones graficas de las diferentes sen ales que interactu an en el sistema en esta topologıa del convertidor, sen ales como tension de entrada y de rizado,
Corriente de entrada y en inductor. Todas las sen ales anteriores son indispensables en la interpretacion de su funcionamiento, debido a que con ellas podemos evidenciar el convertidor Boost
como emulador resistivo. Las diferentes topolog´ıas obtenidas surgen de la necesidad de reducir las componentes armonicas que se forman en los circuitos debido a la cantidad de elementos no
lineales que han aumentado gracias al avance tecnologico. Cabe recalcar que ademas de la correccion de factor de potencia y distorsion armonica, este convertidor al poseer una
inductancia y un transistor (MOSFET) permiten obtener una tension de salida mayor en comparacion a la entrada.
Abstract—This article show the operation, development, design and results about a graphic interface of Boost converter. The
program include graphical representation of different signals that participate in the system specifically this topology, This signals are input voltage and ripple voltage, input current and inductor
current. The voltage and current signals are essential in the interpretation of their operation, because with them we can see the Boost converter like a resistive emulator. The different topologies
appear for necessity of reduce the harmonic components that exist in the circuits due to the amount of non-linear elements, this elements have increased for the technological advance. Other use
of Boost converter is to obtain a magnitude of output voltage bigger than magnitude input voltage because the topology has a inductor and a transistor (MOSFET).
I. INTRODUCCIO N
A nivel mundial se ha visto la necesidad de implementar
diferentes tipos de convertidores con el fin de mejorar la calidad
en la energıa electrica, ya que dıa a dıa el incremento en los
equipos electronicos contribuye al deterioro de los
componentes de un sistema de potencia en los que encontra-
mos conductores, transformadores, motores, entre otros. Con el
desarrollo de la tecnologıa en temas de electronica de
potencia y sus diferentes tipos de control, se han implementado
diferentes dispositivos electronicos que inyectan armonicos en
las redes y reducen el factor de potencia. Todo esto implica
tener que aumentar la capacidad de los equipos, tener mayores
perdidas en las lıneas, entre otros. Por lo tanto, es indispen-
sable tener en cuenta diferentes topologıas de conversion para
mitigar los problemas producidos por este tipo de dispositivos
[1].
Mucho del acondicionamiento de la senal de energıa se
realiza a traves de topologıas de potencia particularmente
convertidores tipo Boost. En [1], [2], se describe la modi-
ficacion que se le realiza en la topologıa del convertidor
tipo Boost convencional, al cual se le anaden dos Transistor
MOSFET que sustituyen los dos diodos rectificadores para
lograr obtener un mayor rango de correccion de Factor de
Potencia, mejor eficiencia y trabajo constante para una amplia
gama de tensiones.
En [3], se describe la implementacion de tres tipos de
control diferentes para la onda de corriente dentro de los cuales
encontramos un controlador basado en histeresis, un controla-
dor PI convencional y un modelo de compensacion no lineal.
Para cada caso mencionado anteriormente se implementa un
controlador de tipo PI para la tension.
En [4], se evidencia el desarrollo de un algoritmo con control
digital para tener un alto factor de potencia (FP) y una baja
distorsion armonica de corriente (THD). La base de este control
se centra en que a diferentes condiciones de carga la frecuencia
de conmutacion es variable. Todo esto se logra utilizando
un control digital no lineal sin utilizar un circuito de deteccion
de voltaje de entrada.
En [5], para la mejora en calidad de la potencia se im-
plementa la simulacion de un convertidor tipo Boost que
posee dos etapas de alimentacion, en su primera etapa es
alimentado mediante corriente alterna y rectificada por medio
de un puente de diodos en esta etapa se trabaja en un modo de
conduccion discontinuo (DCM), su segunda etapa es un
convertidor DC-DC el cual es implementado por medio de un
modo de conduccion continuo (CCM). Con estas dos etapas
se reduce la carga en los componentes y reduce el numero de
los mismos, con estos tipos de fuentes conmutadas se logra la
reduccion de la distorsion armonica y se consigue un factor
de potencia casi unitario.
En [6], se presenta una metodolog ıa anal ıtica de determinar
el THDi en forma intuitiva y sencilla, esta mejora realizada
centra su atencion en desarrollar el analisis con ecuaciones
simples ya establecidas con las cuales simplificar el diseno.
La simplificacion del mismo hace que se pueda establecer un
valor l ımite de THDi, teniendo como referencia la frecuencia
de conmutacion, valor del inductor y el convertidor de poten-
cia, con el que la distorsion armonica de corriente este en los
l ımites establecidos en la IEEE 519.
En [7], se desarrolla un sistema de control de corriente en
modo de conduccion discontinua para correccion de Factor
de Potencia. La tecnica de control propuesta detecta el valor
medio de la corriente del inductor en cada ciclo de conmuta-
cion mediante el uso de un circuito de deteccion de corriente
convencional con el cual se desarrolla con bucle abierto o ciclo
de trabajo constante, el cual es ampliamente utilizado debido a
su simplicidad en el esquema de control. Dentro del sistema
de control no se detecta la corriente media del inductor ya que
en los controles digitales se emplean para percibir informacion
analogica. Se debe tener en cuenta que el instante de muestreo
de la corriente del inductor dependen del funcionamiento del
interruptor en modo conduccion continuo y del tiempo de
encendido del diodo. El control desarrollado reduce la tasa de
distorsion armonica de corriente presente en
En [9], las comparaciones de rendimiento en los rectificado-
res convencionales, donde las diferentes topolog ıas propuestas
estan disenadas para el modo de conduccion discontinua
(DCM) para conseguir un factor de potencia unitario y una baja
distorsion armonica de corriente de entrada. Esta compa- racion
se realiza sobre el convertidor Cuk donde se evidencia la
disminucion de perdidas de conduccion y el mejoramiento en
su eficiencia, cuando se realiza el acoplamiento de dos
inductancias se observa en la reduccion de armonicos.
En [10], el control propuesto es una tecnica mediante la
senal de corriente del inductor por cada ciclo de conmutacion
digital, en el cual se emplea un circuito sencillo de deteccion
de corriente. Los circuitos integrados no son necesarios ya que
por medio del lazo de control y convertidores de alta velocidad
Analogico-Digital (ADC) o de alto rendimiento digital. Este
tipo de control logra una baja distorsion armonica de corriente
(THD) y un factor de potencia casi unitario. Por parte de los
resultados experimentales se implementa un prototipo de 200
W donde por medio de los datos de medicion y muestreo de las
senales se evidencia que el control propuesto con la deteccion
de corriente logra una disminucion de distorsion armonica de
corriente.
En [11], se trabaja con un modo de conduccion discontinua
(DCM) con una salida de tension ajustable, siendo un sistema
DC-DC con un sistema de conmutacion inductiva asimetrica
(SEPIC) que acopla un inductor en el sistema, este tipo de
inductancia posee un numero menor de vueltas en su
devanado, con este controlador se puede reducir en gran medida
la distorsion armonica de corriente de entrada (THDi). El
analisis y diseno de este modelo es verificado por resultados
experimentales en un prototipo de 1kW donde se evidencia la
reduccion del THD y un mejoramiento en la eficiencia.
Por esta razon se ha realizado un simulador con ayuda de
GUIDE (MATLAB) que permite evidenciar el funcionamiento
del convertidor, mediante el muestreo de graficas de corriente
y tension a diferentes condiciones iniciales. La interfaz grafica
realizada tiene como objetivo principal dar a entender el
funcionamiento del convertidor, ver que a diferentes valores de
ciclo de trabajo la tension de salida es mayor que el valor que
se ten ıa a la entrada y que el transistor que dispone la topologıa
del Boost (Figura 1) permite corregir la distorsion armonica
total del sistema.
Se ha decidido realizar esta investigacion teniendo como
finalidad la investigacion, uso correcto, diseno e interaccion
con los elementos (fuente de alimentacion, bobina, transistor,
diodo, capacitor y carga) que hacen parte de esta topolog ıa,
el sistema. siendo esta la razon por la cual se opto por realizar el
En [8], se describe un metodo de implementacion digital
confiable de un controlador Dual-Boost basado en el modo de
deslizamiento, este tipo de control es un metodo conocido que
es aplicable en la electronica de potencia sobre los diferentes
tipos de convertidores. Su gran uso a aumentando por que
brinda una solucion estable y fiable en los sistemas que tienen
problemas de control por el uso de circuitos electronicos. La
aplicacion de este tipo de control tambien es de gran uso en
los diferentes convertidores tipo AC-DC.
simulador con especificaciones claras y sencillas de analizar.
A futuro la distorsion armonica es un tema que debe tener
mayor importancia en comparacion con el presente, puesto que
a medida que el tiempo va avanzando la tecnologıa tiene mas
y mas conocimiento que brindar, pero este avance afecta en
gran cantidad el correcto funcionamiento de las redes, dado
que objetos como vehıculos electricos e inversores de paneles
fotovoltaicos estan llegando a los diferentes mercados con una
fuerza que a futuro nos generar ıa grandes problemas, es as ı,
donde la calidad de la energ ıa regula estos problemas para que
la ciencia y la investigacion sean capaz de brindar seguridad,
confiabilidad a todas estas alteraciones que se le realicen a las
redes.
Figura 1. Topolog´ıa del Convertidor Boost.
El art ıculo se encuentra organizado de la siguiente forma. En
la Seccion II se presentan algunos conceptos respecto a
diferentes normas donde se habla respecto eficiencia y calidad
de energıa. En la Seccion III Se vincula la teorıa con la practica
implementando una interfaz grafica que permita demostrar el
funcionamiento de un convertidor Boost. En la Seccion IV se
presenta la evaluacion del desempeno del simulador, mediante
una simulacion tomada de un modelo realizado en SIMULINK
(MATLAB). Finalmente, la Seccion V concluye el artıculo.
II. EFICIENCIA Y CALIDAD DE ENERGIA
La normatividad internacional aplicada a la eficiencia y
calidad de potencia posee apartados donde se relacionan
aspectos como magnitud de corriente de salida, potencia de
salida, tension de salida o tipo de senal (AC o DC), tambien
declaran que se debe dar un tratamiento a las formas de onda
para evidenciar y comprender los diferentes eventos que
impactan la calidad de energ ıa que se ve en un sistema y en el
uso final de la energıa. Se explican las diferentes tecnicas para
la medicion que estan obligadas a obtener de forma segura y
apropiada los diferentes datos.
Segun [12], norma en la cual se delimita y evalua el punto
de conexion comun respecto a la calidad de la energıa, donde
se realiza el analisis de la generacion, efectos, metodologıa
de evaluacion y algunos valores de referencia respecto a la
distorsion armonica de corriente maxima. En esta relacionan
una serie de dispositivos cuyas caracterısticas de tension vs
corriente no es lineal, estos dispositivos pueden ser cargas
controladas por tiristores, sistemas de UPS, impedancias altas
en fuentes de alimentacion y conductores y conmutacion a
alta frecuencia de fuentes de alimentacion entre otros. Los
principales efectos causados por los armonicos de corrientes
son sobrecalentamiento, danos en transformadores, motores y
generadores, corrientes excesivas en el neutro, accionamiento
de protecciones, fallas en equipos electronicos, perdida de
datos en equipos de almacenamiento en memoria y aumento de
perdidas de energıa en equipos electricos. En la metodologıa
de evaluacion se opera en condiciones normales, donde la
evaluacion de este tipo de corrientes se deja en un periodo
de una semana, donde se evalua la distorsion individual de
corriente (Di) y la distorsion total de demanda (TDD).
En [13], se presenta una propuesta regulatoria respecto al
indicador de continuidad del servicio el cual se mide como la
continuidad de la forma de onda de la senal, la cual se
conoce como calidad de la energ ıa, la cual se puede ver afectada
por fluctuaciones de tension y por distorsion de la forma de
onda. La principal propuesta de esta norma es la evaluacion del
indicador en la forma de onda, se entiende como
discontinuidad de la forma de onda la desviacion de la onda
real respecto a la forma de onda senoidal pura, denominado
Perceptibilidad de corto plazo (Pst).
Segun [14], se relacionan varios terminos como la calidad de
la energıa en la que se habla de los efectos electromagneticos
que se pueden evidenciar en un sistema de potencia, estos
efectos tienen relacion con la tension, la corriente y su tipo de
alimentacion. Las principales fuentes de este tipo de efectos se
caracterizan por los elementos no lineales que se encuentran en
los diferentes sistemas, que en gran cantidad pueden presentar
afectaciones en el sistema. Por ello en los ultimos anos ha
aumentado el interes respecto a la calidad de energıa. Una de
las afectaciones mas relevantes que se nombran en esta norma
es la distorsion de la forma de onda de la senal sinusoidal
el cual genera una desviacion del contenido espectral, donde
se ve como la afectacion por armonicos en las senales del
sistema, estos se presentan como senales de tension o corriente
multiplos de la frecuencia fundamental o frecuencia de red (50
o 60 Hz).
En [15], se realizan una serie de recomendaciones para evi-
tar las perturbaciones en un sistema causados por las corrientes
armonicas, ya que estos flujos de corrientes armonicas en un
sistema tienen una serie de inconvenientes tales como interfe-
rencias con circuitos de comunicacion y otro tipo de equipos
que tengan algun almacenamiento de informacion, perdidas
por calentamiento en dispositivos electromagneticos (Motores,
Transformadores, etc.), y corrientes de gran magnitud en el
neutro. Las fuentes mas comunes de corrientes armonicas en
sistemas de potencias pueden ser hornos de arco, sistemas de
compensacion reactiva, convertidores electronicos de potencia,
etc. Es por esta razon, que esta norma establece unos lımites
de distorsion admitidos en niveles de baja tension y media
tension.
En [16], se indican los l ımites de emisiones de corrientes
armonicas que se encuentran por debajo de los 16 [A] en su
senal de entrada, es de anadir que los requisitos y lımites de
esta norma se aplican a equipos alimentados mediante fuentes
de tension de magnitudes 220/380, 230/400 o 240/415 [V]
y frecuencia de operacion 50 o 60 [Hz], tambien realiza una
clasificacion de los diferentes equipos que generan este tipo de
corrientes como lo son equipos trifasicos, electrodomesticos,
luminarias incandescentes, entre otros. Aqu ı se establecen los
lımites de corrientes armonicas dependiendo la clasificacion
anteriormente mencionada, donde estos l ımites son diferentes
teniendo en cuenta el nivel de tension y el numero del
armonico. Se debe tener en cuenta que los armonicos impares
son los mas representativos en este tipo de senales, debido a su
comportamiento sinusoidal.
Io IL =
1 − D
(1)
En [17], Podemos evidenciar que las cargas que se ali-
mentan desde estos circuitos pueden ser de pequena potencia
que en grandes cantidades distorsionan las senales electricas
de estos sistemas. Estas cargas pueden ser elementos de uso
cotidiano en los hogares tales como elementos de iluminacion,
computadores, televisores y otros tipos de electrodomesticos.
Los efectos en los transformadores son las perdidas que se
generan por el efecto Joule en los devanados, perdidas por
histeresis y por corrientes parasitas, tambien se ve la afectacion
en la capacidad instalada por tener un FP inferior a la unidad.
En los generadores y motores se presentan efectos similares a
los causados en los trasformadores, pero tambien puede
generar vibraciones y sobrecalentamiento en los devanados de
amortiguacion. Y en los conductores presentan perdidas por
efecto piel, tambien terceros armonicos que circularan por el
neutro del sistema trifasico lo que conlleva a corrientes y
ca ıdas de tensiones no deseadas.
El convertidor Boost es un convertidor DC/DC, que por su
puente de diodos y condensador de filtrado se puede ver como
un emulador resistivo o como un pre-regulador de corrector del
factor de potencia, este tipo de emulador resistivo es
El ciclo util (D) describe el tiempo de encendido y apagado
del interruptor de potencia (MOSFET) en referencia al periodo
de conmutacion, se expresa mayormente en porcentaje, donde
el 100 % hace referencia a que el interruptor se encuentra
encendido durante el periodo de conmutacion y en 0 % se
encuentra apagado durante todo el periodo de conmutacion.
Su valor se obtiene a partir de la ecuacion (2).
V in
D = 1 − V out
(2)
Partiendo de la ecuacion (2) y teniendo en cuenta que de
igual manera la ecuacion (3) habla del ciclo de trabajo, esta
ultima sirve para obtener el tiempo en el cual la senal se
encuentra en estado logico alto.
T on = T s ∗ D (3)
El periodo de conmutacion (Ts) se obtiene con la ecuacion
(4), y para este caso en particular se va a aplicar una frecuencia
de conmutacion (fs) de 100 [kHz].
un convertidor conmutado y en sus condiciones iniciales no
presenta perdidas en su frecuencia de conmutacion debe ser
1 T s =
fs = T on + T off (4)
mucho mas grande que la frecuencia de red. Generalmente se
encuentra una frecuencia de conmutacion entre 50 [kHz] y 200
[kHz]. La correccion del factor de potencia que realiza este
tipo de convertidor se visualiza la tension de entrada sinusoidal
pura, la cual genera una corriente con la misma forma de onda
debido al comportamiento resistivo de este tipo de convertidor.
Idealmente con el voltaje y la corriente en fase se evidencia un
Factor de Potencia igual a la unidad y una distorsion armonica
igual a cero. [18].
III. METODOLOGIA
En este apartado se desea vincular la teorıa con la practica
mediante una interfaz grafica en la cual se evidencie el
funcionamiento de un convertidor Boost (Figura 1). Donde este
tipo de convertidor es modulado por ancho de pulsos PWM
(Pulse Width Modulation) de la senal de entrada, es una tecnica
de modificacion del ciclo util de una senal periodica. El PWM
permite modular la energıa controlando el ciclo util y tambien
el flujo de corriente, por ello las senales de corriente y tension
son pulsantes. El valor promedio de las senales de tension y
corriente en la carga se pueden controlar mediante la apertura
y cierre del circuito entre la fuente de alimentacion y la carga
mediante una frecuencia de conmutacion que debe ser mucho
mas grande que la frecuencia de red del circuito. [19] El control implementado para la correccion del factor de
Cuando el interruptor de potencia (Q o MOSFET) se
encuentra cerrado la tension de entrada unicamente alimenta la
inductancia (L) almacenando energıa por su principio basico y
en el momento en que el interruptor se encuentra abierto esta
tension almacenada en la inductancia se suma con la tension
de entrada, por ende, la tension de salida siempre sera mayor.
La energ ıa que se almacena en la inductancia se transfiere a
traves del diodo (D) evidenciando una disminucion de la
corriente hasta que se culmine el periodo de conmutacion,
si en el instante donde se vuelve a cerrar el interruptor la
corriente no se anula este convertidor se encuentra en Modo de
Conduccion Continua (MCC), pero cuando esta corriente se
anula, es decir, en un tiempo t su valor es 0 [A], el convertidor
se encuentra en Modo de Conduccion Discontinua (MCD).
La interfaz disenada utiliza un valor de capacitancia, carga,
tension de entrada y salida como constantes, mientras que
el valor de inductancia es variable. El diodo y MOSFET se
trabajaron como elementos ideales. Para evidenciar el
funcionamiento de este dispositivo se tuvieron en cuenta las
siguientes ecuaciones:
El valor de inductancia critica es expresado por la ecuacion
(5), su valor es el limitante de los modos de conduccion
mencionados anteriormente, teniendo as ı que ILmin = 0[A] en modo cr ıtico.
potencia se realiza mediante el calculo de corriente promedio, LCritica =
2
in ∗ Ton (5)
donde se logre una reduccion significativa al ruido que se
genera en las corrientes de salida, y se utilice para controlar la
corriente de entrada (Iin) y as ı lograr un factor de potencia
unitario, THD bajo y tension de salida (Vout) regulada.[20]
2 ∗ Vload ∗ Iload
El valor de capacitancia de salida se obtiene a partir de la
ecuacion (6), Este condensador se encarga de filtrar el
remantente de corriente alterna que queda al rectificarse la
V
onda .
C = 2 ∗ Pout ∗ 6t V out2 − V 12
(6)
Donde 6t posee un valor constante de 34 [ms].[21] y la
tension V1 tiene como valor constante 350 [V];
En modo conduccion continua la distorsion armonica
de la senal de entrada va a ser corregida mendiante la
implementacion de un PWM que permita obtener una
corriente 100 % sinusoidal pero con senales de carga y
descarga de la bobina. Es importante entender que por la
frecuencia de conmutacion (fs) la carga y descarga tiene
forma lineal y su valor maximo y minimo se obtiene a partir de
la ecuacion (7) y (8).
Figura 4. Carga y descarga de la bobina a frecuencia de conmutacion [22]
Debido a su proceso de conversion AC-DC mediante el
puente rectificador la senal resultante es de corriente continua
pero esta senal tiene componentes de corriente alterna, el cual
mediante la ayuda de un condensar se reduce en forma con-
Ilmin =
Ilmax =
Rload ∗ Iload
V in −
Rload ∗ Iload +
V in
V in ∗ T on
2 ∗ L V
in ∗ T on
2 ∗ L
(7)
(8)
siderable. Este valor de rizado de tension se obtiene mediante
la ecuacion (9).
V o = Iout ∗ D
(9)
6 2 ∗ fred ∗ C
Con los valores obtenidos se procede a graficar la corriente
en funcion del tiempo cuando se le aplica el PWM. La figura
2. muestra la forma de onda t ıpica de la corriente resultante en
modo conduccion continua (MCC).
Figura 2. Carga y descarga de la bobina a frecuencia de conmutacion [22]
Se debe entender que el modo conduccion crıtico hace
referencia al valor de inductancia que separa los otros dos
modos de conduccion y su forma de onda se describe en la
figura 3.
Figura 3. Carga y descarga de la bobina a frecuencia de conmutacion [22]
En modo conduccion discontinua los valores maximos y
minimos tienen una variacion (6I) mas grande que en MCC
y sus formas de onda t´ıpica se describen en la figura 4.
IV. EVALUACIO N DE DESEMPEN O
Para la evaluacion de desemepeno del simulador se utilizo
SIMULINK (MATLAB), con el cual se obtuvo la corriente de
entrada sin correccion de distorsion armonica, se obtuvieron
diferentes senales que parten del funcionamiento del ciclo util
del transistor, del mismo modo por su funcionamiento AC- DC
podemos evidenciar la remanente armonica que queda tras
rectificarse una onda (tension de rizado) y debido al control
utilizado se evidencia la corriente con corrector de factor de
potencia la cual ya no tiene distorsion armonica. a
continuacion se realiza la comparacion del simulador con las
condiciones iniciales que se plantearon previamente.
Figura 5. Datos iniciales utilizados para la comparacion entre los resultados del simulador y SIMULINK
- Primera Simulacion
En la Figura 6 se evidencia la corriente con distorsion
armonica que contiene la senal de entrada y posteriormente
en la Figura 7 se tienen los resultados obtenidos del simulador.
En la Figura 8 y Figura 9 se observa la forma de onda y
valores respecto a la corriente de entrada con distorsion
armonica en SIMULINK, utilizando los valores iniciales de
Se realiza la comparacion de los datos obtenidos respecto a
la corriente de entrada con distorsion armonica, se evidencia
que en esta comparacion su forma de onda es muy similar
obteniendo as ı un error del 0.23 % en el valor de su magnitud.
En la Figura 10 se evidencia la forma de onda que se
obtiene en el rizado de tension del simulador.
Figura 6. Corriente de entrada sin PFC
Figura 7. Valores Corriente de entrada sin PFC
la Figura 5.
Figura 8. Corriente de entrada sin PFC (SIMULINK)
Figura 10. Tension de Rizado
En las figuras 11 y 12 se observa el rizado de tension que se
obtiene en SIMULINK.
Figura 11. Tension de Rizado (SIMULINK)
Figura 9. Magnitud de corriente (SIMULINK) Figura 12. Magnitud de tension de rizado (SIMULINK)
En la evaluacion de desempeno que se realiza respecto a
la tension de rizado, se observa su similitud en su forma
de onda y en su magnitud, pero el error en este caso es de
5.87 % aproximadamente, teniendo una salida aproximada a los
400 [V] y un rizado de tension de 51.47 [V], todo esto a la
frecuencia de la segunda componente armonica, cabe aclarar
que esta senal no va a variar respecto a otra simulacion, ya que
este rizado de tension depende de la capacitancia o
directamente de la carga y en este trabajo estos dos elementos
no son variables.
En las figuras 13 y 14, se evidencia la forma de onda de
corriente con correccion del factor de potencia y sus
magnitudes.
Figura 13. Corriente de entrada con PFC
Figura 14. Valores corriente de entrada
En las figuras 15 y 16, se evidencia la forma de onda de
corriente con correccion del factor de potencia y sus
magnitudes.
Realizando la comparacion entre los resultados del
simulador y SIMULINK, se evidencia claramaente la similitud
entre las formas de onda resultantes e igualmente en su
magnitud, obteniendo un error de 1.83 % en sus magnitudes, la
senales que se muestran son los acercamientos que se realizan
para evidenciar la actuacion del PWM en la correccion del
factor de potencia.
- Segunda Simulacion
En la Figura 17 se evidencia la corriente con distorsion
armonica que contiene la senal de entrada y posteriormente en
la Figura 18 se tienen los resultados obtenidos del simulador.
Figura 15. Corriente de entrada (SIMULINK)
Figura 16. Valores corriente de entrada (SIMULINK)
Figura 17. Corriente de entrada sin PFC
Figura 18. Valores Corriente de entrada sin PFC
En la Figura 19 y Figura 20 se observa la forma de onda y
valores respecto a la corriente de entrada con distorsion
armonica en SIMULINK, utilizando los valores iniciales de
la Figura 5.
Figura 19. Corriente de entrada sin PFC (SIMULINK)
Figura 20. Magnitud de corriente (SIMULINK)
Se realiza la comparacion de los datos obtenidos respecto a
la corriente de entrada con distorsion armonica, se evidencia
que en esta comparacion su forma de onda es muy similar
e igualemnete con su magnitud. Donde en su magnitud se
calcula un error del 0.53 %.
En las figuras 21 y 22, se evidencia la forma de onda de
corriente con correccion del factor de potencia y sus
magnitudes.
Figura 22. Valores corriente de entrada
Figura 23. Corriente de entrada con PFC (SIMULINK)
Figura 24. Valores corriente de entrada (SIMULINK)
Realizando la comparacion entre los resultados del simula-
dor y SIMULINK, se evidencia claramente la similitud entre
las formas de onda resultantes enfocandonos en su magnitud,
obteniendo un error de 1.83 % en calculo de magnitudes. Las
senales que se muestran son las necesarias para interpretar
como el controlador de factor de potencia actua.
V. CONCLUSIONES
Con los resultados obtenidos se mejoro la idea de la im-
Figura 21. Corriente de entrada con PFC
En las figuras 23 y 24, se evidencia la forma de onda de
corriente con correccion del factor de potencia y sus
magnitudes.
plementacion de este tipo de convertidores, por los diferentes
beneficios que ofrecen como la correccion activa del factor de
potencia, correccion de la distorsion armonica y la elevacion
de tension, esto puede ayudar al manejo de maquinaria como
variadores de frecuencia, motores e inversores, es importan- te
evidenciar como los diferentes conceptos electricos que
hacen parte de este convertidor han mejorado radicalmente su
sustento teorico, el cual dejaremos para el beneficio de todas
aquellas personas que quieran mejorar sus conocimientos
en el modo de funcionamiento de este dispositivo dejando
abierta la capacidad de mejora individual y colectiva. Se debe
tener clara la importancia de implementar estos dispositivos a
las redes, ya que dependiendo del control utilizado podemos
realizar diferentes procesos que se enfocan en mejorar el
funcionamiento de las redes electricas. Por lo tanto, en este
caso con el enfoque del control de correccion de la distorsion
armonica se llega a mostrar que los nivels disminuyeron en
gran cantidad, dejando ası una senal de entrada sinusoidal pura
la cual me permite dimencionar mejor mis dispositivos y as ı
garantizar una mejor calidad en la energ ıa que enviamos a las
cargas que alimentamos.
VI. TRABAJO FUTURO
Para trabajos a futuro relacionados con este documento, se
propone implementar el simulador con gran variedad de cargas
que permitan el cambio del rizado de tension, la capacitancia
y otras factores que inciden en el funcionamiento del con-
vertidor Boost. Se expresa la intencion de implementar otro
tipo de convertidores para evidenciar y conocer las multiples
diferencias que tienen entre estos y por ultimo se plantea la idea
de disenar e implementar este tipo de convertidor para
evidenciar experimentalmente las diferentes correcciones que
realiza en un sistema.
VII. RECONOCIMIENTOS
Se agradece y reconoce a la Universidad Distrital Francisco
Jose de Caldas en general y al grupo ARMOS, por la cola-
boracion y apoyo recibido en la informacion brindada para
la comprension y solucion de cada una de las tematicas que
hacian parte del correcto funcionamiento del proyecto.
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![Problemática suscitada con la denominada reorganización simple · Según Enrique Elías Laroza, [...] es un término que comprende mejor a la integridad de operacio-nes societarias](https://static.fdocuments.es/doc/165x107/610e492d55a5d8295464faf8/problemtica-suscitada-con-la-denominada-reorganizacin-simple-segn-enrique.jpg)
