Cargador/descargador de baterías para microrredes bipolares con regulación sincrónica de voltaje
DOI:
https://doi.org/10.24054/rcta.v2i48.4470Palabras clave:
cargador/descargador de batería, microrred bipolar DC síncrona, control por modos deslizantes, proceso de diseño integrado, capacitancia del busResumen
Las microrredes DC bipolares ofrecen ventajas significativas en la distribución de energía y son particularmente útiles para aplicaciones aisladas. Este artículo propone y diseña un cargador/descargador de baterías específicamente adaptado para estos sistemas, abordando el desafío de generar el bus bipolar a partir de una única batería, capacidad crucial para las microrredes aisladas. El trabajo se centra en la regulación síncrona de los voltajes del bus DC bipolar (vp = vn) mediante una estrategia de control por modos deslizantes (SMC). La etapa de potencia del convertidor, en configuración de medio puente, está diseñada para esta regulación síncrona. El SMC elegido proporciona estabilidad global y robustez en estos convertidores conmutados no lineales. Se detalla un procedimiento de diseño sistemático para los parámetros críticos del convertidor, incluyendo el inductor, las capacitancias del bus, el factor de ponderación y la banda de histéresis, asegurando así el rendimiento deseado en términos de desviación de voltaje, tiempo de establecimiento y frecuencia de conmutación. Simulaciones circuitales realizadas en PSIM verifican rigurosamente el funcionamiento correcto y la regulación robusta de voltaje bajo diversos escenarios operativos, que incluyen consumo y producción de corriente desequilibrados y equilibrados. La solución propuesta se evaluó usando un ejemplo de aplicación, lo que confirmó la regulación precisa de voltaje dentro de los límites definidos (24 V +/- 2.5%), logrando los tiempos de establecimiento requeridos (0.1 ms en una banda del 1%) y verificando la limitación de la frecuencia de conmutación (menor a 100 kHz), lo que valida el procedimiento propuesto para el diseño y control del sistema.
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