Measurement and system identification tools for power converters applied to domestic induction heating systems

Resumo

EL TRABAJO DE INVESTIGACIÓN REALIZADO EN EL TRANSCURSO DE ESTA TESIS DOCTORAL SE CENTRA EN LA PROPUESTA, ANÁLISIS Y DISEÑO DE VARIOS SISTEMAS DE MEDIDA E IDENTIFICACIÓN EN TIEMPO REAL APLICADOS A SISTEMAS DE CALENTAMIENTO POR INDUCCIÓN DOMÉSTICO (IH). EL TRABAJO DESARROLLADO SE CENTRA EN EL DISEÑO DEL SISTEMA DE MEDIDA EL CUAL CONSTA DE DOS PARTES DIFERENCIADAS: SISTEMA DE DIGITALIZACIÓN Y SISTEMAS DE MEDIDA DIGITALES. EL SISTEMA DE DIGITALIZACIÓN IMPLEMENTA LOS CONVERSORES ANALÓGICO-A-DIGITAL. CONSIDERANDO LOS REQUERIMIENTOS DE LA APLICACIÓN, LA TOPOLOGÍA DE CONVERSOR SIGMA-DELTA DE 1-BIT DE CUANTIZACIÓN HA SIDO ESCOGIDA. VARIAS CONFIGURACIONES DE DICHA TOPOLOGÍA HAN SIDO ANALIZADAS MEDIANTE UN ANÁLISIS DE MONTE CARLO. FINALMENTE, LAS CARACTERÍSTICAS DEL CONVERSOR IMPLEMENTADO HAN SIDO MEDIDAS EXPERIMENTALMENTE. LOS SISTEMAS DE MEDIDA DIGITALES PROPORCIONAN MEDIDAS DE TIEMPO REAL DE VARIOS PARÁMETROS DE LA CORRIENTE DEL INDUCTOR, LA POTENCIA SUMINISTRADA AL RECIPIENTE, Y LA IMPEDANCIA DEL SISTEMA INDUCTOR-RECIPIENTE. EN EL DISEÑO DE DICHOS SISTEMAS SE HA SEGUIDO UN PROCEDIMIENTO DE DISEÑO BASADO EN SEIS ETAPAS: ANÁLISIS DEL SISTEMA DE INDUCCIÓN, ANÁLISIS TEÓRICO, ANÁLISIS DE SENSIBILIDAD AL RUIDO, IMPLEMENTACIÓN DIGITAL, CALIBRACIÓN Y VERIFICACIÓN EXPERIMENTAL. CABE MENCIONAR QUE LOS SISTEMAS PROPUESTOS HAN SIDO DISEÑADOS MEDIANTE CO-DISEÑO HARDWARE/SOFTWARE PARA OBTENER UN BUEN BALANCE ENTRE RECURSOS DIGITALES CONSUMIDOS Y PRECISIÓN ALCANZADA. FINALMENTE, DOS EJEMPLOS DE APLICACIÓN LOS CUALES HACEN USO DE LOS SISTEMAS PROPUESTOS DURANTE EL DESARROLLO DE ESTA TESIS HAN SIDO PROPUESTOS Y ANALIZADOS. EL PRIMER EJEMPLO PROPONE UN CONTROLADOR DE GANANCIA PROGRAMABLE CON EL OBJETIVO DE MEJORAR EL COMPORTAMIENTO DINÁMICO DEL ALGORITMO DE CONTROL. LA SEGUNDA APLICACIÓN PROPONE UN SIMULADOR DE LA ETAPA INVERSORA. DICHOS EJEMPLOS RESALTAN LA APLICABILIDAD DE LOS SISTEMAS DESARROLLADOS DURANTE LA ESTA TESIS LOS CUALES PUEDEN SER MUY ÚTILES EN LA OPTIMIZACIÓN DEL ALGORITMO DE CONTROL, LA IMPLEMENTACIÓN DE DIVERSOS SISTEMAS DE SEGURIDAD Y EL DISEÑO Y SIMULACIÓN DE LA ETAPA DE POTENCIA. EL TRABAJO REALIZADO EN ESTA TESIS DOCTORAL HA SIDO LLEVADO A CABO GRACIAS AL CONVENIO DE COLABORACIÓN ENTRE LA EMPRESA BOSCH AND SIEMENS HOME APPLIANCES, BSH, Y LA UNIVERSIDAD DE ZARAGOZA, EN ESPAÑA Y AL SOPORTE ECONÓMICO PROPORCIONADO POR LAS BECAS FPI B021/10 Y FPU AP2010-5267.