Diseño, análisis y simulación de un sistema electrónico para la emulación de una carga electrónica de continua y alterna.

Abstract

[ES] El objetivo del presente Trabajo Final de Máster consiste en llevar a cabo el diseño y la simulación de un algoritmo de control para una carga electrónica de DC y un algoritmo de control para una carga electrónica de AC trifásica. Además, dado que se pretende que este proyecto pueda ser en un futuro implementado en un DSP de la gama TMS320C28x de Texas Instruments dentro del Grupo de Trabajo de Francisco José Gimeno Sales, tutor de este proyecto, el diseño tendrá presentes tanto los recursos disponibles en el laboratorio del Grupo de Trabajo como las herramientas de desarrollo de Texas Instruments para el desarrollo de algoritmos de control orientados a la Electrónica de Potencia. También cabe destacar que se pretende que este proyecto sea didáctico, de la tal forma que en caso de llevarse a cabo la implementación en DSP del mismo pueda ser realizada por una persona con interés de introducirse en la implementación de sistemas de control de Electrónica de Potencia. No obstante, también se pretende que este TFM tenga una visión cercana a la industria de la Electrónica de Potencia desarrollándose una idea que puede ser de gran interés tanto para una empresa del sector como para un laboratorio de investigación pública.

Una vez marcados los objetivos esenciales del proyecto, se definen las siguientes especificaciones para la carga electrónica de DC: - Topología del convertidor de potencia: chopper DC de 1 cuadrante con carga RL a la salida. - Tensión de entrada: 24 V - Potencia de salida: 0 ¿ 100 W - Frecuencia de conmutación: 4 kHz - Variable a controlar: potencia consumida por la carga electrónica - Posibilidad de comandar un perfil de potencia a absorber - Tiempo de respuesta de la potencia absorbida: <= 30 ms

Y las especificaciones de la carga electrónica de AC: - Topología del convertidor de potencia: Active Front End (AFE) con carga resistiva conectada al bus DC. - Tensión AC: 15 Vrms fase-fase (8.66 Vrms fase-neutro), 50 Hz - Potencia AC: 20 VA ¿ 100 VA (0.77 Arms- 3.85 Arms) - Frecuencia de conmutación: 20 kHz - Variables a controlar: corriente AC RMS consumida por la carga y factor de potencia - Límites del factor de potencia: desde factor de potencia 1 a mínima corriente hasta factor de potencia 0.5 (inductivo y capacitivo) a máxima corriente - Rizado de corriente: 2% de la corriente rms máxima de 3.85 Arms - Posibilidad de comandar un perfil de corriente RMS a absorber y un perfil de factor de potencia - Tiempo de respuesta de la corriente absorbida: <= 30 ms

[EN] Abstract The aim of this Master's Final Project is to carry out the design and simulation of a control algorithm for a DC electronic load and a control algorithm for a three-phase AC electronic load. Furthermore, given that this project is intended to be implemented in the future in a DSP of the TMS320C28x range of Texas Instruments within the Working Group of Francisco José Gimeno Sales, tutor of this project, the design will take into account both the resources available in the laboratory of the Working Group and the development tools of Texas Instruments for the development of control algorithms oriented to Power Electronics. It should also be noted that this project is intended to be didactic, in such a way that in the event that the DSP implementation of the project is carried out, it can be carried out by a person interested in learning about the implementation of Power Electronics control systems. However, it is also intended that this TFM has a vision close to the Power Electronics industry, developing an idea that can be of great interest both for a company in the sector and for a public research laboratory.

Once the essential objectives of the project have been set, the following specifications for the DC electronic load are defined: - Topology of the power converter: 1-quadrant DC chopper with RL load at the output. - Input voltage: 24 V - Output power: 0 - 100 W - Switching frequency: 4 kHz - Variable to be controlled: power consumed by the electronic load. - Possibility of commanding a power absorption profile - Response time of the absorbed power: <= 30 ms

And the specifications of the AC electronic load: - Power converter topology: Active Front End (AFE) with resistive load connected to the DC bus. - AC voltage: 15 Vrms phase-to-phase (8.66 Vrms phase-to-neutral), 50 Hz - AC power: 20 VA - 100 VA (0.77 Arms- 3.85 Arms) - Switching frequency: 20 kHz - Variables to be controlled: AC RMS current consumed by the load and power factor - Power factor limits: from power factor 1 at minimum current to 0.5 power factor (inductive and capacitive) at maximum current - Current ripple: 2% of maximum rms current 3.85 Arms - Possibility of commanding a RMS current profile to be absorbed and a power factor profile - Absorbed current response time: <= 30 ms