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Examen prácticas Electrónica de Potencia. 3ºGITI
http://www.dinel.us.es/
PRÁCTICA evaluada. Análisis de Convertidor DC/DC
1. Objetivo
El objetivo de esta práctica es analizar mediante simulación el funcionamiento de un
convertidor DC/DC sin aislamiento.
2. Software de simulación
La práctica se realizará en el Centro de Cálculo de la E.S. de Ingenieros de la
Universidad de Sevilla, donde se hará uso de:
 Software de simulación Matlab – Simulink
 SimPowerSystems Toolbox.
3. Conocimientos previos
El alumno debe haber estudiado y asimilado los conceptos de todas las prácticas del
curso.
4. Realización de la práctica (2 horas)
4.1 Configuración de la simulación
NOTA GENERAL ACERCA DE LAS SIMULACIONES EN SIMSCAPE:
Cualquier simulación que incluya bloques de la librería Simscape de Simulink
necesita del bloque POWERGUI. Por tanto, hay que incluir dicho bloque y
configurarlo como continuo permitiendo el funcionamiento de componentes
ideales y sin snubber.
Se debe configurar el tipo de simulación que se va a realizar en Simulink. Para
configurar esto se debe acceder a las opciones de configuración del “Solver” a
través de la ventana “Configuration parameters” empleando el menú
“Simulation→Configuration Pameters”. Configurar la simulación como de paso
variable de un paso máximo de simulación de 10 microsegundos y empleando el
solver ode45. El tiempo total de simulación es de 2 segundos.
4.2 Esquema del convertidor DC/DC a simular
Para estudiar el funcionamiento del convertidor DC/DC se debe realizar el montaje del
circuito de la figura 1. Dicho circuito consta de una fuente de tensión DC de 100V y un
convertidor DC/DC conectado a una carga resistiva de 60 ohmios. La tensión deseada
de salida del convertidor es de 300V.
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Figura 1. Esquema del convertidor DC/DC a simular
El valor del resto de componentes del convertidor son:
 L = 4 mH
 C = 160 F
 Frecuencia de conmutación de 4 kHz
4.2 Convertidor DC/DC en bucle abierto utilizando Matlab-Simulink (4 puntos)
Realizar el montaje del circuito en simulink empleando los componentes de la librería
SimPowerSystems Simscape.
Se pide:
 Calcular el duty cycle necesario para tener a la salida la tensión deseada (0.5
puntos)
 Comprobar que el convertidor trabaja en modo de conducción continua (0.5
puntos)
 Medir el valor medio de la corriente en la bobina (0.5 puntos)
 Medir el rizado de corriente por la bobina (0.5 puntos)
 Medir el rizado de tensión en la carga en tanto por ciento (0.5 puntos)
 Valor medio de la corriente de la fuente de entrada (0.5 puntos)
 Medir el tiempo de conducción del diodo (0.5 puntos)
4.3 Convertidor DC/DC en bucle cerrado utilizando Matlab-Simulink (6 puntos)
Se desea controlar de forma automática la tensión de salida del convertidor DC/DC.
Para ello, el valor de referencia de la tensión de salida se fija mediante un bloque
Constant. El control en bucle cerrado de esta tensión se realiza mediante un
controlador PID (bloque PID discreto de Simulink) que se ejecute cada periodo de
conmutación. Para ello, se ha de tomar la medida de la tensión de salida y calcular el
error cometido en cada instante como Vo*-Vo, siendo Vo* el valor de referencia y Vo la
medida. Este error es la entrada del bloque de control PID. La salida del bloque de
control es el valor de duty cycle a aplicar en el convertidor.
Las constantes de control del bloque PID discreto (configurado como PI en forma
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paralela) se definen como:
 Kp: Constante proporcional = 0.0002
 Ki: Constante integral = 0.015
Representar la tensión de salida deseada y la tensión de salida real así como el valor
instantáneo del duty cycle del convertidor. (3 puntos)
Figura 2. Esquema del bucle de control para la tensión de salida del convertidor DC/DC
Se desea modificar el punto de operación del convertidor de forma que la tensión de
salida deseada sea 21 V.
Se pide:
 Comprobar que el convertidor trabaja en modo de conducción discontinua (0.5
puntos)
 Medir el valor medio de la corriente en la bobina (0.5 puntos)
 Medir el rizado de corriente por la bobina (0.5 puntos)
 Medir el rizado de tensión en la carga en tanto por ciento (0.5 puntos)
 Valor medio de la corriente de la fuente de entrada (0.5 puntos)
 Medir el tiempo de conducción del diodo (0.5 puntos)
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