El suministro de potencia para cargas que exigen altas corrientes, bajos voltajes y grandes y rápidos cambios en la corriente absorbida, además de una estrecha tolerancia en el voltaje de alimentación, representa un gran desafío al diseño de los convertidores para módulos reguladores de baja tensión. En esta tesis, se analizan distintas topologías de convertidores y controles susceptibles de ser aplicados en este tipo de sistemas de alimentación. Se propone una nueva topología de convertidor, la cual presenta frente a otras topologías utilizadas un mejor comportamiento ante los transitorios de la corriente de carga, además de poder trabajar con altas reducciones de voltaje. Del análisis realizado, se obtienen ecuaciones de diseño de este convertidor y de su control; siendo estas ecuaciones corroboradas mediante simulación PSIM, para un diseño sistemático del mismo. / Power supply for microprocessor boards is a great challenge, nowadays, in the field of power converters design for VRM. Microprocessors are exigent loads which require high current and low voltage, and also must react very fast to changes in consumption besides a voltage narrow tolerance range. This thesis analyzes several converters topologies and their controllers which satisfy the VRM requirements. The thesis proposes a new converter topology which has the fastest, among the analyzed topologies, behavior in front of abrupt consumption demand besides a high voltage reduction-ratio. We derive the design expressions for the DC-DC converter and the controller parameters according to the VRM specifications. The analysis has been corroborated by means of PSIM simulator. Simulation waveforms show a perfect agreement with previous analytical derivation.

En el presente trabajo se estudia la aplicación de la rectificación controlada en los convertidores DC-DC de varios interruptores de tanque resonante serie. Los convertidores estudiados son el PRC, el SRC y el SPRC. En estas estructuras se va a analizar las posibilidades de regulación que ofrecen dichos convertidores, con la finalidad de obtener la máxima robustez ante variaciones de la carga y de la tensión de entrada.Tras el primer capítulo de introducción a la temática de la tesis, en el capítulo segundo se deducen unos nuevos convertidores derivados de los clásicos. Se obtienen los modelos matemáticos de los convertidores resultantes de la sustitución de las etapas rectificadoras y se sintetizan las nuevas estructuras rectificadoras. Los nuevos convertidores van a denominarse PRC-CR, SRC-CR y SPRC-CR, en clara alusión a su nueva etapa de rectificación controlada (Controlled Rectification).En el tercer capítulo se introducen los controladores desarrollados para los nuevos convertidores. El control del convertidor se va a realizar actuando en el bloque rectificador mediante dos tipos básicos de actuación. El primero con realimentación de variable de estado del tanque resonante, mediante un controlador no lineal One-Cycle.El segundo con realimentación de variable de estado de salida, mediante un regulador lineal PI.En el cuarto capítulo se analiza la estructura del convertidor PRC-CR mediante dos métodos de análisis. El primer método propuesto es el de aproximación al primer armónico, y de su análisis se deducirán interesantes conclusiones. En primer lugar puntos de trabajo óptimos para posibilitar la regulación en el convertidor dadas las condiciones de carga del mismo. Se obtendrá la dependencia de la variable propia de salida de cada convertidor respecto a la relación de conducción del bloque rectificador y se propondrán criterios de diseño del convertidor. La metodología planteada se verifica mediante la simulación del convertidor. El segundo método de análisis se basa en la solución del modelo matemático en espacio de estado del convertidor. Bajo este análisis se obtendrá nuevamente la relación de la tensión de salida respecto a la relación de conducción de la etapa rectificadora y los parámetros del convertidor. Finalmente se comparan los resultados obtenidos por ambos métodos de análisis.En el quinto y sexto capítulo se analizan los convertidores SRC-CR y SPRC-CR, respectivamente, de igual forma a la propuesta en el capítulo cuarto del PRC-CR. En el séptimo capítulo se presentan los resultados experimentales obtenidos de los prototipos de los convertidores desarrollados.Finalmente en el capítulo octavo se presentan las conclusiones obtenidas de la tesis doctoral. Se evalúan los beneficios y limitaciones observadas en las estructuras desarrolladas. Se propone el planteamiento de posibles mejoras en función de las no idealidades del convertidor y del controlador propuesto, abriendo futuras líneas de investigación que servirán de complemento al presente trabajo.

En esta Tesis se presentan dos aportaciones novedosas principales. La primera es la propuesta del control Robusto basado en modelo de referencia (RMF) para regular las corrientes de salida y la tensión del Bus DC de un convertidor NPC de tres niveles, trabajando como Filtro Activo Paralelo (FAP) en redes de media tensión. La segunda aportación importante de la tesis es el desarrollo de nuevos modelos de pequeña señal del convertidor NPC-FAP de tres niveles, que permiten diseñar con mayor precisión tanto los reguladores de corriente como los reguladores de tensión de Bus de continua (DC) del convertidor. Se ha propuesto una metodología de modelado de convertidores trifásicos en el sistema de referencia síncrono dq0, y se han desarrollado los modelos de pequeña y gran señal del convertidor NPC de tres niveles, para una aplicación de filtro activo paralelo a tres hilos. Se han obtenido las funciones de transferencia necesarias para el control lineal del convertidor, deduciendo las funciones de transferencia necesarias para el control de la corriente inyectada por el filtro y de la tensión de Bus DC del convertidor. Se ha realizado un estudio de nuevas alternativas para el control de las corrientes del FAP y de la tensión del Bus DC. Tras analizar el control convencional PI, se propone un nuevo control robusto RMF, aplicando ambos controles tanto a la regulación de armónicos de corriente como al control de la tensión de Bus DC. Se analiza también un "controlador resonante" basado en Integradores Generalizados (PIS) aplicado al control de corriente del convertidor. En todos los casos se desarrolla una metodología de diseño de los controladores, tanto en tiempo continuo como en tiempo discreto, y se lleva a cabo un análisis comparativo entre los distintos reguladores propuestos, tanto de corriente como de tensión. Se llega a la conclusión de que la mejor opción para el lazo de corriente es el controlador PIS, mientras que el controlador RMF es el óptimo para el lazo / Munduate Tellería, A. (2007). Control robusto basado en modelo de referencia de convertidores multinivel. Aplicación a filtros activos en conexión paralelo para corrección de armónicos en redes eléctricas de media tensión [Tesis doctoral no publicada]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/1942 / Palancia