Control mediante microprocesador de un convertidor CC-CC reductor

Abstract

El proyecto consistirá en el diseño de un convertidor reductor, un circuito de acondicionamiento de señal y un control por micripocesador encargado de regular la tension de salida, lo que logrará controlando el factor de servicio de los interruptores Para poder controlar el factor de servicio, se emplea un microprocesador conectado por puerto USB a un ordenador. Utilizando Matlab, se diseñará un control digital que se encargará de regular la frecuencia de conmutación en función de la tensión de salida. Dentro de Matlab, se escribirá un script donde se ajustarán los parámetros del convertidor y, por medio de las herramientas Simulink y Simscape, se simularán previamente los controles a usar. Principalmente se utilizará un control PI, pero también se estudiará el comportamiento de los controles P y PID. Una vez realizadas las simulaciones, se llevarán a cabo una serie de ensayos para estudiar la respuesta del convertidor. En primer lugar, se pondrá a prueba el correcto funcionamiento del circuito que conforma nuestro convertidor CC-CC. Para ello, se trabajará en lazo abierto y se fijará la frecuencia de conmutación a un valor dado. Una vez comprobado el funcionamiento del convertidor, se ensayará la respuesta en lazo cerrado con los diversos controles, se tomarán medidas, como puede ser el valor real de la bobina, el tiempo de respuesta a perturbaciones, cambios en la referencia, escalones en la carga y la tensión de entrada y distintos valores de tensiones de salida.

The project will consist of the design of a step-down converter, a signal conditioning circuit and a microprocessor control in charge of regulating the output voltage, which will be achieved by controlling the service factor of the switches. In order to control the service factor, a microprocessor connected via USB port to a computer is used. Using Matlab, a digital control will be designed to regulate the switching frequency as a function of the output voltage. Within Matlab, a script will be written where the parameters of the converter will be adjusted and, by means of Simulink and Simscape tools, the controls to be used will be previously simulated. Mainly a PI control will be used, but the behavior of P and PID controls will also be studied. Once the simulations have been performed, a series of tests will be carried out to study the response of the converter. First of all, the correct operation of the circuit that makes up our DC-DC converter will be tested. To do this, we will work in open loop and set the switching frequency to a given value. Once the operation of the converter has been verified, the closed-loop response will be tested with the various controls, measurements will be taken, such as the actual value of the coil, the response time to disturbances, changes in the reference, steps in the load and input voltage and different values of output voltages.