Hardware in the loop para la simulación de convertidores electrónicos de potencia

Abstract

El siguiente informe presenta la información relevante para el desarrollo del proyecto, donde el objeto principal del trabajo es la realización de un prototipo mediante hardware in the loop para la simulación de convertidores de potencia, con el fin de poder tener a la mano un patrón a pequeña escala que permita visualizar resultados mediante la simulación en tiempo real y posteriormente llevar la planta o el sistema a sus conexiones físicas reales. El proyecto se realizó iniciando con la investigación y la posterior aplicación del lenguaje VHDL, importante ya que cuenta con las librerías necesarias que nos permitieron obtener la simulación HIL. Posteriormente se realiza un estudio de la tarjeta de desarrollo FPGA (Nexys 4), la cual contiene las características básicas como frecuencia de muestreo, puertos de entradas y salidas, entre otros. Se obtiene el modelo matemático de cada planta (convertidor DC – DC). A través del método de Euler, se resuelven las ecuaciones diferenciales obtenidas de cada sistema, esto, por medio del lenguaje de descripción de hardware VHDL. Los temas descritos fueron muy importantes para el análisis, investigación y posterior desarrollo del prototipo, donde los resultados fueron los esperados ya que para cada convertidor se logró obtener una muestra de los datos a pequeña escala. Cabe resaltar que el prototipo se implementó para los tres principales tipos de convertidores: Buck, Boost y Buck – Boost, y que su diseño e implementación se basó en obtener a su salida el voltaje y la corriente promediada a través del desarrollo de las ecuaciones diferenciales. Como anexo, se realiza el sistema de control para cada planta, obteniendo buenos resultados en la simulación, pero que, por cuestiones de muestreo, los resultados físicos en la simulación HIL no fueron los correctos.