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http://cicese.repositorioinstitucional.mx/jspui/handle/1007/1488| Complex dynamic in the step-down converter (buck) Dinámica compleja en el convertidor reductor (buck) | |
| MANUEL MOISES MIRANDA VELASCO | |
| Joaquín Alvarez Gallegos | |
| Acceso Abierto | |
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| Calendarización | |
| Los convertidores conmutados son dispositivos electrónicos ampliamente usados para adecuar los niveles de voltaje necesarios para alimentar equipos electrónicos de diversa índole. La naturaleza discontinua de estos dispositivos les permite mostrar un comportamiento dinámico muy diverso, desde puntos de equilibrio hasta oscilaciones caóticas. En esta tesis se estudia el tipo más sencillo de estos dispositivos, conocido como convertidor reductor ("buck”), retroalimentado con uno de los controladores más sencillos (control proporcional), con el objeto de mostrar que aún con este simple dispositivoes posible observar un comportamiento dinámico complejo. Para ello se analizan diferentes escenarios dinámicos ante variaciones de los parámetros del control. Se muestran las condiciones necesarias para la existencia del fenómeno dinámico llamado "modo deslizante”, el cual se caracteriza por forzar al sistema a moverse en una super?cie caracterizada por S={x?Rn : s (x,t) = 0}, donde s :Rn×R?R, y x es el estado del sistema; S es llamada super?cie de discontinuidad. Una vez que el sistema alcanza la super?cie S, el sistema se desliza por ésta hasta alcanzar el punto de equilibrio deseado. También se dan condiciones necesarias para la existencia de una órbita 1-periódica en estado estacionario con un control tipo PWM ("Pulse Width Modulated”). Se estudia la presencia de bifurcaciones, órbitas periódicas, órbitas cuasi-periódicas y caóticas cuando ocurren variaciones en la ganancia del controlador (kp), el voltaje de entrada Vin y el periodo T de la señal de modulación universalmente utilizada en este tipo de controladores. Este estudio complementa el análisis realizado por diversos autores, los cuales se enfocan en el análisis de los efectos en su dinámica ante la variación de los parámetros internos del circuito y del controlador PWM. Switched converters are electronic devices widely used to adapt the different voltage levels needed to energize the wide variety of electronic equipment. The discontinuous nature of these circuits makes them display a wide range of dynamical behaviors, from stable equilibrium points to chaotic oscillations, whose formal analysis is not easy to perform. In this thesis we study the simplest type of these devices, known as step-down ("buck”) converter, with a simple feedback controller (proportional control), to show that even with this simple device, a complex dynamic behavior can be observed. To do this, different dynamic scenarios with control parameter variations are analyzed. We ?nd conditions to analyze the existence of the dynamical phenomenon known as "sliding mode”. This phenomenon constraints the behavior of the circuit, forcing the system to move on a surface, called the "discontinuity surface”, given by S ={x?Rn : s (x,t) = 0}, where s : Rn× R?R, and x is the system state. Once it reaches the surface S, the system can be guided to the desired equilibrium point lying on this surface. Conditions are also given to predict the existence of a 1-periodic orbit at the buck output fed back with a PWM ("Pulse Width Modulated”) controller, widely used in practice. We also study the presence of bifurcations, as well as periodic, quasiperiodic, and chaotic orbits of the buck dynamics when a control gain (kp), the input voltage Vin, and the period T of the modulation signal, widely used in these controllers, are varied. This study complements the analysis performed by other authors on the buck circuit, which focus on analyzing the effect of internal parameter variations of the circuit and the PWM controller on its dynamics. | |
| CICESE | |
| 2009 | |
| Tesis de doctorado | |
| Español | |
| Miranda Velasco,M.M.2009. Dinámica compleja en el convertidor reductor (buck). Tesis de Doctorado en Ciencias. Centro de Investigación Científica y de Educación Superior de Ensenada, Baja California. 139 pp. | |
| TECNOLOGÍA DE LAS TELECOMUNICACIONES | |
| Aparece en las colecciones: | Tesis - Electrónica y Telecomunicaciones |
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| 180321.pdf | Versión completa de la tesis | 8.04 MB | Adobe PDF | Visualizar/Abrir |