Diseño de un Circuito Convertidor Elevador (BOOST)
Resumen
Esta clase forma parte del curso de electrónica de potencia para estudiantes de ingeniería. Se presentan cuestiones relacionadas con el diseño de los componentes de un convertidor de voltaje de DC a DC tipo elevador (BOOST). Se solicita al estudiante realizar los cálculos de los componentes manualmente. Posteriormente, se solicita diseñar un MATLAB Live Script para calcular los componentes automáticamente. Finalmente, se solicita diseñar un circuito en Simulink para verificar el comportamiento del circuito diseñado.
Contexto
El curso forma parte de las asignaturas de estudiantes de pregrado en semestres avanzados. Los estudiantes están familiarizados con MATLAB o se ha solicitado que completen el curso introductorio MATLAB Onramp y Simulink Onramp. Además, el instructor ha familiarizado a los estudiantes con las funciones y bloques de Simulink necesarios para simular el sistema.
Objetivos de la Actividad
En esta sesión, el estudiante aprenderá a: 1) diseñar los componentes de un convertidor elevador mediante la programación de un MATLAB Live Script; 2) Simular un circuito elevador mediante Simulink.
1) Diseñar los componentes de un convertidor elevador mediante la programación de un MATLAB Live Script.
El estudiante realizará el cálculo de los elementos -capacitancia, inductancia, ciclo de trabajo- de un convertidor elevador dadas especificaciones de diseño -voltaje de entrada, voltaje de salida deseado, rizo en la corriente de salida, y rizo en el voltaje de salida- mediante la programación de un MATLAB Live Script.
2) Simular un circuito elevador mediante Simulink
El estudiante realizará la construcción del circuito elevador mediante bloques de Simulink para verificar el correcto funcionamiento de los parámetros obtenidos.
Materiales de Enseñanza
MATLAB se utiliza para ingresar las ecuaciones del circuito y dadas especificaciones de diseño se calculen, a través de las ecuaciones del convertidor en el modo de conducción contina, el ciclo de trabajo del transistor de potencia, el inductor y el capacitor del circuito. Finalmente, se simula el comportamiento del circuito en Simulink.
Notas para los Educadores usando la Actividad
Antes de realizar la actividad, el estudiante debe estar familiarizado con MATLAB, así como con los conceptos necesarios para el análisis de circuitos para el convertidor utilizado. En clase, el instructor puede modificar los requerimientos de diseño y orientar al estudiante para seleccionar componentes que se manufacturen en un escenario real.
Evaluación
El estudiante alcazará los objetivos al verificar lo siguiente:
1) los cálculos realizados manualmente corresponden con los cálculos obtenidos a partir del MATLAB Live script.
Esto demuestra que el estudiant ha aplicado correctamente la programación en MATLAB para introducir la solución a ecuaciones simples.
2) La forma del voltaje de salida es acorde a los requerimientos de diseño.
Esto demuestra que el estudiante ha simulado correctamente el circuito mediante Simulink. La siguiente tarea consiste en verificar el comportamiento del sistema en el laboratorio.
Recursos adicionales
Referencia para el análisis: Mohan, N., Undeland, T. M., & Robbins, W. P. (2009). Electrónica de potencia: convertidores, aplicaciones y diseño.
Esta actividad fue creada como parte del Taller con MATLAB Septiembre 2023.