Switching mode identification in power electronic converters and optimal operating point tracking based on intelligent techniques

Resum

Este trabajo de investigación presenta la implementación de un método novedoso basado en inteligencia artificial para dar soporte en el diseño de convertidores de potencia,así como en el desarrollo de una estrategia de control con el fin de mejorar la eficiencia de los convertidores.Esta Tesis Doctoral se presenta de acuerdo con la modalidad de compendio de publicaciones, los cuales se adjuntan en este documento. De esta manera, el documento se estructura de la siguiente forma: primero, se realiza la correspondiente contextualización del problema, seguido por los tres artículos ya publicados en revistas indexadas en el Journal Citation Reports. Estos tres trabajos están enlazados a través de un hilo conductor en el cual se refleja el avance de la investigación.Con el objetivo de desarrollar el m´etodo propuesto, el primer artículo presenta un análisis profundo del conjunto de datos empleado para la creación del modelo de inteligencia artificial y el método de reducción dimensional que permite una óptima clasificación del modo de conmutación. La reducción dimensional del conjunto de datos es relevante para reducir el tamaño del conjunto de datos, aumentar el rendimiento y la precisión del modelo de clasificación. Al análisis anterior le sigue el desarrollo de una estrategia de control basada en un modelo híbrido que utiliza el conjunto de datos previamente reducido. En primer lugar, se ha implementado el modelo de clasificación híbrido con datos de simulación y,finalmente, se emplea el modelo en un circuito real, en este caso un convertidor reductor.La detección del modo de operación se realiza con éxito y el controlador puede corregir el modo de operaci´on en el que está trabajando el convertidor de potencia.Finalmente, en la última contribución, el sistema inteligente también se utiliza con un convertidor diferente al del trabajo anterior, en este caso, un convertidor elevador. Primero, se presenta el análisis del circuito de potencia que opera en ambos modos de conmutación y se crea el conjunto de datos. Luego, se implementa un modelo inteligente híbrido similar al anterior con el objetivo de clasificar el modo de operación del convertidor: primero se utiliza un método de agrupamiento y posteriormente tres algoritmos de clasificación diferentes. Por último, el modelo inteligente se implementa en un lazo de control con el objetivo de asegurar que el convertidor opere en modo de conmutación suave. De esta manera, se puede mejorar la eficiencia del convertidor de potencia.