Función de transferencia para un rectificador con factor de potencia unitario, en configuración de medio puente, controlado por DSP

Transfer function for a rectifier with unit power factor, in half bridge configuration, controlled by DSP

Se encuentra un circuito equivalente para señal pequeña de un rectificador monofásico en configuración de medio puente, con factor de potencia cercano a la unidad. A partir de esa representación se obtiene la ecuación para la corriente de entrada en términos de las variaciones de la tensión de línea y del ciclo de trabajo. Se obtiene la respuesta en frecuencia para un controlador proporcional más integral, tanto para el caso continuo como para el discreto. Los valores de distorsión armónica total y de factor de potencia obtenidos de la simulación del caso discreto se comparan con los resultados de su implementación utilizando un DSP.

INTRODUCCIÓN

Los rectificadores con factor de potencia unitario –factor de potencia cercano a la unidadse han convertido en una necesidad, dadas las condiciones impuestas al consumo de energía eléctrica por parte de las compañías suministradoras y los entes reguladores, para evitar la polución en las redes de distribución y mejorar su desempeño. El control de estos rectificadores se ha realizado tradicionalmente de forma analógica, por medio de circuitos integrados de dedicación exclusiva -ASIC por sus siglas en inglés-. El desarrollo reciente en el área de los procesadores digitales de señales, conocidos universalmente como DSP, por sus siglas en inglés, con convertidores analógico-digital y manejadores de modulación por ancho de pulso (PWM, por sus siglas en inglés) y su reducción de costo y aumento de desempeño, inducen a la realización de su control, por medio de DSP. Bhim Singh et al. [2003] presentan un buen compendio de configuraciones de rectificadores de este tipo.

Cuando se requiere el manejo de altas potencias a partir de redes monofásicas y con la característica de poder regresar energía a la línea, como ocurre en los ferrocarriles alimentados por CA monofásica [Stihi, Ooi, 1988], donde la energía cinética debe ser regresada a la catenaria, o cuando la carga que se maneja requiere de conexión al neutro, como en el caso de algunas UPS, la configuración en medio puente presenta ventajas, por ser bidireccional, dar continuidad al neutro y colocar un solo elemento activo en serie con la corriente, lo que mejora la eficiencia.

En la literatura se dispone de una buena cantidad de análisis de diversos esquemas de control en sus implementaciones analógicas [Stihi, Ooi, 1988], [Zheren, Smedley, 1998], [Eissa et al., 1996], [Sriram, Sabyasachi, Patra, 2003], [Silva, Borojevic, 1995], [Srinivasan, Oruganti, 1998]. Se recurre allí a varias técnicas para análisis de su estabilidad y para la predicción de su comportamiento, entre ellas a la de promediación y linealización de las ecuaciones y variables de estado [Sriram, Sabyasachi, Patra, 2003], [Silva, Borojevic, 1995] haciendo uso del estado cuasi-estático, [Zheren, Smedley, 1998], [Srinivasan, Oruganti, 1998].