electronica

Control de seguimiento de
la tensión de salida de un
convertidor Boost
Hugo Rodríguez CortésA, Miguel Francisco EscalanteB,
Marco Tulio Mata-JiménezB
Centro de Investigación y de Estudios Avanzados, Departamento de
Ingeniería Eléctrica hrodriguez@cinvestav.mx
B
Facultad de Ingeniería Mecánica y Eléctrica-UANL
mescalante@ieee.org, marco.matajm@uanl.edu.mx
A

RESUMEN
En este artículose presenta el desarrollo de un controlador nolineal para un
convertidor cd-cd elevador (Boost). El controlador desarrollado no depende de
los parámetros del convertidor. El desempeño del esquema propuesto es probado
a través de simulaciones numéricas, así como resultados experimentales.
PALABRAS CLAVE
Convertidor cd-cd, control no lineal, convertidor boost.
ABSTRACT
In this paper the designof a nonlinear control for a dc-dc boost converter
is presented. The proposed controller is independent of converter parameters.
Numerical simulations as well as experimental results are presented to verify
the performance of the proposed control scheme.
KEYWORDS
Dc-dc converter, nonlinear control, boost converter.
INTRODUCCIÓN
Los convertidores estáticos de corriente continua a corrientecontinua (cdcd) son parte esencial de la mayoría de los sistemas de alimentación de equipo
electrónico. Su gran aceptación está sustentada por la eficiencia y flexibilidad
que ofrecen para el control y acondicionamiento de la energía eléctrica. A través
de ellos se puede obtener una tensión de salida regulada, ya sea mayor o menor a
la tensión de entrada. Cuando se requiere de una tensión dealimentación mayor
a la tensión disponible (por ejemplo la tensión de una batería o de una celda
solar), se recurre a un convertidor estático cd-cd elevador (o Boost por su nombre
anglosajón). La regulación de la tensión de salida se obtiene por medio de un
esquema de control en lazo cerrado, logrando así una cierta robustez y estabilidad
ante variaciones del punto de operación y de losparámetros del convertidor. El
uso de controladores lineales, de tipo Proporcional-Integral-Derivativo (PID),
es ampliamente usado para este tipo de sistemas.
El diseño de estos controladores se basa en modelos de pequeña señal del
convertidor. Sin embargo, el modelo de pequeña señal es sensible al punto

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Ingenierías, Enero-Marzo 2012, Año XV, No. 54

Control de seguimiento de la tensiónde salida de un convertidor Boost / Hugo Rodríguez Cortés, et al.

de operación del convertidor. En un convertidor
reductor (Buck) la magnitud de la respuesta a la
frecuencia depende del ciclo de trabajo, mientras que
para un convertidor elevador (Boost), ambos polos y
el cero en el semiplano derecho dependen del ciclo
de trabajo. Así, los controladores lineales pueden
degradar sufuncionamiento cuando el convertidor
presenta variaciones importantes en su punto de
operación. La mejora del desempeño puede lograrse
incluyendo controladores adaptativos, en cuyo caso
es necesario usar técnicas de estimación para los
parámetros requeridos por el controlador.
Otra alternativa es el uso de esquemas de control
basados en técnicas nolineales o en técnicas conocidas
como deinteligencia artificial (controladores difusos,
por ejemplo). A través de los primeros es posible
considerar un modelo que incorpore la casi totalidad
de la dinámica del sistema a regular, logrando así
un controlador que es operativo en un rango de
operación más amplio. Mientras que en los segundos,
no es necesario el conocimiento de un modelo formal
del convertidor para la síntesis de una especie dereglas o inferencias heurísticas sobre las cuales se
basa el controlador. Lo que requieren estos últimos
es un conocimiento preciso del comportamiento del
sistema a controlar.
El problema de la regulación de la tensión de
salida del convertidor Boost ha sido abordada durante
muchos años. Además de su importancia práctica,
las dinámicas de este convertidor presentan un caso
interesante...