An improved measurement strategy based on statistical design of experiments for a boost converter

This work presents a measurement strategy based on the statistical design of experiments to analyze the switching and conduction losses of the switches of a boost converter. The measurement strategy considers the measurement errors compensation and the reduction of sensors, but achieving a good quality and accuracy of the directly developed measurements. A very detailed analysis of the phenomena and parasitic elements of the circuit, which produce incorrect measurements of the variables of interest, is performed. Some recommendations are presented in order to take advantage, in an optimum manner, of the different interrupter–diode combinations that have been analyzed

Control por ganancias programadas aplicado a un convertidor DC-DC para la regulación de la intensidad luminosa de una lámpara LED

En la actualidad existen diversas aplicaciones de la iluminación LED, sin embargo, algunas de estas requieren regular la iluminación con precisión y en un amplio rango de operación, principalmente en tareas de seguimiento. Es en estos casos en donde es necesario considerar la no linealidad del LED para el diseño de esquemas de control, además, se necesita de una fuente de alimentación eficiente ante los cambios de tensión y corriente requeridos por la lámpara. En este trabajo se presenta el diseño de un convertidor DC-DC capaz de realizar y soportar estas variaciones, así como el diseño, simulación y comparación de esquemas de control PI clásico, PI difuso y ganancias programadas para estas aplicaciones. Con el fin de validar los esquemas de control descritos, y con el propósito de cumplir las recomendaciones de la Organización Mundial de la Salud, se toma el control de la iluminancia producida por una lámpara de protección ocular como caso de estudio, en donde el controlador varía el ciclo de trabajo del convertidor, ajustando de esta manera la tensión de la lámpara, y en consecuencia regulando la intensidad luminosa. Comparando los esquemas de control, el desempeño del sistema con el control por ganancias programadas tiene mejores características para el caso de estudio descrito con anterioridad, presentándose un error en estado estable de 0 % y menor sobretiro en comparación con los otros esquemas de control desarrollados./Nowadays there are several applications of LED lighting, but some of them require to precisely regulate lighting in a wide range of operation, mainly in tracking tasks. In these cases, it is necessary to consider the nonlinearity of the LED for the design of control schemes; moreover, an efficient power source is needed to supply the voltage and current variations required by the lamp. This paper presents the design of a DC-DC converter capable of implementing these variations, as well as the design, simulation and comparison of classical PI, fuzzy PI and gainscheduling control schemes for these applications. In order to validate the described control schemes and to comply with the recommendations of the World Health Organization, the control of the illuminance produced by an eye protection lamp is taken as a case study, where the controller varies the duty cycle of the converter to adjust the voltage of the lamp, and consequently regulate the luminous intensity. Comparing the control schemes, the gain-scheduling control has a better performance for the case study described above, presenting a steady state error of 0% and lower overshoot

Control por ganancias programadas aplicado a un convertidor DC-DC para la regulación de la intensidad luminosa de una lámpara LED

En la actualidad existen diversas aplicaciones de la iluminación LED, sin embargo, algunas de estas requieren regular la iluminación con precisión y en un amplio rango de operación, principalmente en tareas de seguimiento. Es en estos casos en donde es necesario considerar la no linealidad del LED para el diseño de esquemas de control, además, se necesita de una fuente de alimentación eficiente ante los cambios de tensión y corriente requeridos por la lámpara. En este trabajo se presenta el diseño de un convertidor DC-DC capaz de realizar y soportar estas variaciones, así como el diseño, simulación y comparación de esquemas de control PI clásico, PI difuso y ganancias programadas para estas aplicaciones. Con el fin de validar los esquemas de control descritos, y con el propósito de cumplir las recomendaciones de la Organización Mundial de la Salud, se toma el control de la iluminancia producida por una lámpara de protección ocular como caso de estudio, en donde el controlador varía el ciclo de trabajo del convertidor, ajustando de esta manera la tensión de la lámpara, y en consecuencia regulando la intensidad luminosa. Comparando los esquemas de control, el desempeño del sistema con el control por ganancias programadas tiene mejores características para el caso de estudio descrito con anterioridad, presentándose un error en estado estable de 0 % y menor sobretiro en comparación con los otros esquemas de control desarrollados

Estado del Arte de las Soluciones a Perturbaciones Armónicas en Generadores Eoloeléctricos Interconectados a la Red basados en un Generador Doblemente Alimentado

En las últimas décadas, la tecnología asociada a la generación eoloeléctrica ha avanzado significativamente. Sin embargo, en el contexto de los generadores eoloeléctricos interconectados a la red eléctrica, existen diversas perturbaciones eléctricas que pueden provocar consecuencias negativas en la calidad de la energía. En este artículo se muestra una revisión del estado del arte de los problemas producidos en generadores eoloeléctricos interconectados a red, específicamente debido a perturbaciones armónicas. Se muestran los diferentes escenarios que la literatura reporta sobre las fuentes de los armónicos, su interacción con los generadores eoloeléctricos y las soluciones propuestas por diversos autores. La revisión se centra en sistemas eoloeléctricos basados en el generador doblemente alimentado

Electric vehicle emulation based on inertial flywheel and a dc machine

This paper describes the analysis, modeling, and simulation of an electric vehicle (EV) focused on developing a test bench for reproducing EV dynamics. The EV test bench is composed of an induction motor (IM) drive, which is directly coupled to a dc machine and to an inertial flywheel through a transmission system with bands. The inertial flywheel and the DC machine reproduce the dynamic and forces acting on the EV. A methodology is proposed to design EV test bench to study the EV behavior close to the real test conditions. The EV forces and DC machine analysis can define the different conditions of the EV operation. The modeling and simulation are developed in MATLAB/Simulink, the test bench implemented is controlled by a DSP. Finally, simulation and experimental obtained results can validate the operation of the test bench emulator

SELECCIÓN DE ÁNGULOS DE CONMUTACIÓN PARA UN INVERSOR MULTINIVEL EN CASCADA USANDO UN ALGORITMO DE BÚSQUEDA ALEATORIA (SWITCHING ANGLES SELECTION FOR A CASCADED MULTILEVEL INVERTER USING A RANDOM SEARCH ALGORITHM)

Resumen Un inversor de cascada trifásico H-Bridge de varios niveles en condiciones de fallo de un solo interruptor puede funcionar como un inversor asimétrico aplicando un cambio en la estrategia de modulación para mejorar su rendimiento. Este documento presenta el Algoritmo de Búsqueda Aleatoria aplicado a la modulación de Eliminación Selectiva de Armónicos para Inversores de Cascada Multinivel Asimétricos. El algoritmo propuesto tiene por objeto encontrar una solución óptima a un conjunto de ecuaciones trascendentales, que garantizan la eliminación de armónicos no deseados y el control de la magnitud de la componente fundamental de la tensión generada por el inversor. Además, el algoritmo propuesto se comparó con el algoritmo de optimización de enjambre de partículas y la estrategia tradicional de eliminación selectiva de armónicos. Los resultados comparativos obtenidos mostraron que la técnica de modulación que usa la técnica Algoritmo de Búsqueda Aleatoria es la más adecuada para el inversor multinivel trifásico de siete niveles (caso de estudio). Palabras Clave: Algoritmo de búsqueda aleatoria, Eliminación selectiva de armónicos, Estrategia de tolerancia a fallos, Inversor de modulación de ancho de pulso, Inversor multinivel. Abstract A three-phase H-Bridge multi-level cascade inverter under Single-Switch Fault Condition can operate as an asymmetrical inverter by applying a change in the modulation strategy to improve its performance. This paper presents the Random Search Algorithm applied to the modulation of Selective Harmonic Elimination for Asymmetric Cascade Multilevel Inverters. The proposed algorithm aims to find an optimal solution to a set of transcendental equations, which guarantee the elimination of undesired harmonics and controlling the magnitude of the fundamental component of the voltage generated by the inverter. In addition, the proposed algorithm was compared with the Particle Swarm Optimization algorithm and the traditional selective harmonic elimination strategy. The comparative results obtained showed that the modulation technique using the Random Search Algorithm technique is the most suitable for the seven-level three-phase multilevel inverter (case study). Keywords: Fault Tolerant Strategy, Pulse Width Modulation inverter, Random Search Algorithm, Selective Harmonic Elimination, Multilevel inverter

Diagnóstico de fallas en un inversor a partir de los tiempos de conmutación en los dispositivos semiconductores

Tesis de Doctorad

Electric vehicle emulation based on inertial flywheel and a dc machine

This paper describes the analysis, modeling, and simulation of an electric vehicle (EV) focused on developing a test bench for reproducing EV dynamics. The EV test bench is composed of an induction motor (IM) drive, which is directly coupled to a dc machine and to an inertial flywheel through a transmission system with bands. The inertial flywheel and the DC machine reproduce the dynamic and forces acting on the EV. A methodology is proposed to design EV test bench to study the EV behavior close to the real test conditions. The EV forces and DC machine analysis can define the different conditions of the EV operation. The modeling and simulation are developed in MATLAB/Simulink, the test bench implemented is controlled by a DSP. Finally, simulation and experimental obtained results can validate the operation of the test bench emulatorEste artículo describe el análisis, modelado y simulación de un vehículo eléctrico (EV) enfocado al desarrollo de un banco de pruebas para reproducir la dinámica del EV. El banco está formado por un drive de motor de inducción (IM) acoplado directamente a una máquina de DC y a un volante de inercia a través de una transmisión. El volante de inercia y la máquina de DC reproducen la dinámica y las fuerzas que actúan en el vehículo. Se propone una metodología para diseñar un banco de pruebas de EV para estudiar el comportamiento de vehículos eléctricos cercano a las condiciones de operación reales. El análisis de las fuerzas en el EV en conjunto con la máquina DC define las condiciones de operación del EV. El modelado y la simulación son desarrollados en MATLAB/Simulink, el banco de pruebas implementado es controlado por un DSP. Finalmente, los resultados de simulación y experimentales obtenidos validan el funcionamiento del banco de prueb

An improved measurement strategy based on statistical design of experiments for a boost converter

This work presents a measurement strategy based on the statistical design of experiments to analyze the switching and conduction losses of the switches of a boost converter. The measurement strategy considers the measurement errors compensation and the reduction of sensors, but achieving a good quality and accuracy of the directly developed measurements. A very detailed analysis of the phenomena and parasitic elements of the circuit, which produce incorrect measurements of the variables of interest, is performed. Some recommendations are presented in order to take advantage, in an optimum manner, of the different interrupter–diode combinations that have been analyzed.Este artículo presenta una estrategia de medición basada en el diseño estadístico de experimentos con el fin de analizar las pérdidas de conmutación y de conducción en los interruptores de un convertidor elevador. La estrategia de medición considera la compensación de errores de medición y la reducción de sensores, pero asegurando una buena calidad y precisión de las mediciones realizadas directamente. Se realiza un estudio muy detallado de los fenómenos y elementos parásitos del circuito, que originan mediciones incorrectas de las variables de interés. Algunas recomendaciones son presentadas con el fin de aprovechar, de manera óptima, las ventajas de las diferentes combinaciones de interruptor-diodo que han sido analizadas

Differential Evolution Applied to a Multilevel Inverter—A Case Study

This work aims to obtain the switching angles to reduce the total harmonic distortion (THD) and compare the different sets of angles obtained by modifying the modular index (Mi) in a seven-level multilevel inverter using the differential evolution (DE) algorithm. A seven-level cascaded multilevel inverter with RL load was simulated in MATLAB Simulink. The Mi was varied (0.6 to 1.27) to check which set of switching angles is optimal to reduce the THD. These sets of angles are then experimentally validated on a test bench. A brief discussion of the results is presented, comparing the minimum THD found without considering Mi, versus the minimum THD obtained if Mi is less than 1