Convertidor elevador para alimentación de un dron a partir de hidrógeno

Abstract

[ES] El objetivo del presente proyecto es el diseño y la simulación de una fuente conmutada CC/CC en configuración Boost con un control en modo corriente media, cuya función consiste en adaptar la señal procedente de una pila de combustible para aumentar la autonomía de los drones. En primer lugar, se ha modelado la etapa de potencia con el modelo del conmutador PWM, se han dimensionado los componentes y se ha analizado la respuesta dinámica del sistema. En segundo lugar, se ha modelado la etapa de control mediante un compensador de tipo dos y se han realizado varias simulaciones para comprobar el correcto funcionamiento del modelo promediado completo resultante con bloques de Laplace y con amplificador operacional, ambos en lazo abierto y cerrado. Para llevar a cabo el diseño teórico del convertidor se ha utilizado la herramienta Mathcad, mientras que para las simulaciones se ha usado la versión Lite de Orcad Capture CIS. Por último, se han elegido los componentes de control disponibles en el mercado que mejor se acondicionan a nuestro diseño de conversor para poder materializarlo en una PCB.

[EN] The goal of the present project is the design and simulation of a switched DC/DC source in Boost configuration with an average current control mode, whose function is to adapt the signal from a fuel cell to increase the drones’ autonomy. First, it has been modeled the power amplifier with the switch PWM model, components have been measured and analysed the dynamic response of the system. Secondly, has been modeled the stage of control through a two type compensator and several simulations have been performed to verify the correct functioning of the resulting full averaged model; with blocks of Laplace and operational amplifier, both of them in open and closed loop. To carry out the theoretical design of the converter has been used the Mathcad tool, while the version Lite of Orcad Capture CIS has been used for the simulations. Finally, we have chosen the control components available on the market that are better conditioned to our design of converter to be able to realize it in a PCB.

[CA] L'objectiu del present projecte és el disseny i la simulació d'una font commutada CC/CC en configuració Boost amb un control en mode corrent mitjà, la funció del qual consistix a adaptar el senyal procedent d'una pila de combustible per a augmentar l'autonomia dels drons. En primer lloc, s'ha modelat l'etapa de potència amb el model del commutador PWM, s'han dimensionat els components i s'ha analitzat la resposta dinàmica del sistema. En segon lloc, s'ha modelat l'etapa de control per mitjà d'un compensador de segon tipus i s'han realitzat diverses simulacions per a comprovar el funcionament correcte del model amitjanat complet resultant; amb blocs de Laplace i amb amplificador operacional, ambdós d'ells en llaç obert i tancat. Per a dur a terme el disseny teòric del convertidor s'ha utilitzat la ferramenta Mathcad, mentres que per a les simulacions s'ha usat la versió Lite d'Orcad Capture CIS. Finalment, s'han triat els components de control disponibles en el mercat que millor es condicionen al nostre disseny de convertidor per a poder materialitzar-ho en una PCB.