T abajo Fin de G ado
Ingenie ía Robó ica, Elec ónica y Meca ónica
Pues a en ma cha de un sis ema Rapid Con ol P o
o yping (RCP) pa a el con ol de con e ido es de
po encia y e i icación expe imen al con un con e i
do DC/DC educ o in e lea ed
Au o : Ál a o Cas illo Pé ez
Tu o : Se gio Vázquez Pé ez
Dp o. Ingenie ía Elec ónica
Escuela Técnica Supe io de Ingenie ía
Uni e sidad de Se illa
Se illa, 2025
T abajo Fin de G ado
Ingenie ía Robó ica, Elec ónica y Meca ónica
Pues a en ma cha de un sis ema Rapid Con ol
P o o yping (RCP) pa a el con ol de con e ido
es de po encia y e i icación expe imen al con un
con e ido DC/DC educ o in e lea ed
Au o :
Ál a o Cas illo Pé ez
Tu o :
Se gio Vázquez Pé ez
Ca ed á ico de uni e sidad
Dp o. Ingenie ía Elec ónica
Escuela Técnica Supe io de Ingenie ía
Uni e sidad de Se illa
Se illa, 2025
T abajo Fin de G ado:Pues a en ma cha de un sis ema Rapid Con ol P o o yping (RCP) pa a el con ol decon e ido es de po encia y e i icación expe imen al con un con e ido DC/DC educ o in e lea edAu o : Ál a o Cas illo Pé ezTu o : Se gio Vázquez Pé ezEl ibunal nomb ado pa a juzga el abajo a iba indicado, compues o po los siguien es p o eso es:P esiden e:Vocal/es:Sec e a io:Acue dan o o ga le la cali icación de:El Sec e a io del T ibunal:Fecha:
IAg adecimien osEn p ime luga , ag adece a mi u o Se gio Vazquez po su ayuda, explicaciones y apoyo. Sob e
odo, ag adece le su paciencia pa a enseña me y guia me du an e la ealización del p oyec o.
A mis compañe os de labo a o io, Ca men y Ma ías po su ayuda y consejos a lo la go de odo es e
iempo que hemos es ado abajando jun os.
También ag adece a mi amilia, en especial a mi pad e Fe nando, quien me in odujo en el gus o po
la elec ónica, a mi mad e Ma ga i a y mi he mana Ma ía José que siemp e es u ie on jun o a mí pa a
apoya me. Es g acias a ellos que he podido llega a se lo que soy hoy.
Po úl imo, ag adece a mis amigos, conc e amen e a 3 de ellos, Da id, Juan Ca los y Al onso,
que lle an acompañándome desde mi in ancia y que siemp e han es ado ahí pa a apoya me en los
momen os más di íciles.
II ResumenEn es e p oyec o se lle a a cabo el diseño, cons ucción y pues a en ma cha de un con e ido
DC/DC educ o in e lea ed. El abajo se plan ea como un manual pa a su ensamblado y
comp ensión del ha dwa e de con ol u ilizado, la BBoa d P o de Impe ix, así como el en o no que
o ece. El con e ido a cons ui sigue una opología buck y puede es a cons uido po un solo
módulo, que se en iende como una sola e apa de po encia, o a ios en pa alelo, con o mando un
in e lea ed.
Una ez inalizado el mon aje, el p oyec o ealiza una compa a i a en e la implemen ación de un
sis ema compues o po un módulo único y es módulos en in e lea ed, odos bajo la acción del mismo
con olado . De o ma pa alela, se in oduce el uso de he amien as de p o o ipado, como el Ha dwa e
In he Loop, pa a el diseño del con olado y alidación en el sis ema modelado.
III Abs ac This p ojec aims o ca y ou he design, cons uc ion and commissioning o an in e lea ed
buck DC/DC con e e . The p ojec s p e ends o be ea ed as a manual o i s assembly and
unde s anding o he con olle used, he BBoa d P o om Impe ix, as well as he en i onmen
i o e s. The con e e o be buil ollows a buck opology and can be cons uc ed wi h a single
module, which uses a single powe s age, o wi h se e al modules in pa allel, o ming an in e lea ed
con igu a ion.
Once he assembly is comple ed, he p ojec compa es he implemen a ion o a sys em composed o
a single module and h ee in e lea ed modules, all ope a ing unde he same con olle . In pa allel,
he use o p o o yping ools such as Ha dwa e In he Loop is in oduced o con olle design and
alida ion on he modeled sys em.
1
1In oducción1.1 Ma co social
En la ac ualidad, el ehículo eléc ico ha ganado mucha ele ancia po p opiedades como la
disminución de emisiones de gases noci os a la a mós e a. Es o ha hecho que es os ehículos
e olucionen el en o no au omo ilís ico, ayendo consigo g andes a ances écnicos en e a los
modelos adicionales de combus ión.
Según es udios ealizados po la p opia Unión Eu opea [1], en 2021 las emisiones de dióxido de
ca bono gene adas po medios de anspo e ep esen a on casi el 23 % como se puede e en el
desglose de emisiones de la Figu a 1.1. De es e po cen aje, un 56 % es á gene ada po u ismos [2],
como se puede e en la Figu a 1.2, con igua a la an e io .
Es o suponía que du an e es e año el anspo e se ía la segunda mayo uen e de emisiones de gases
de e ec o in e nade o en los países pe enecien es a la UE, después de la gene ación del suminis o
ene gé ico. Conlle ando además el hecho de que se ía el único sec o económico en el que el ni el
o al de emisiones no hab ía disminuido desde 1990:
Figu a 1.1: Emisiones de gases de e ec o in e
nade o po sec o (19902021)[1]
Figu a 1.2: Desglose de las emisiones de CO₂
p oceden es del anspo e (19902021)[1]
De es a o ma, con obje o de disminui las emisiones de CO₂ [3], la Unión Eu opea elabo a unos
obje i os in e anuales pa a la emisión de ehículos, ecogidos en la Figu a 1.3.
Es os obje i os se dis ibuyen en g upos de a ios años, conocidos como ciclos y ep esen an el
máximo de emisión media pe mi ida en e odos los países que con o man la UE.
Cada ciclo es más es ic i o que el an e io has a llega al 2035 año en el que se espe a una elimi
nación comple a de la emisión de gases de e ec o in e nade o emi idos po ehículos de anspo e.
2 Capí ulo 1. In oducción
Figu a 1.3: Obje i os de la UE y emisiones medias de CO₂ en labo a o io de los ehículos nue os [1]
Vol iendo en onces a la e olución de las emisiones debido al anspo e, mos adas en la Figu a
1.4, an o en 2020 como en 2021 las emisiones medias de los au omó iles po km disminuye on
un 12 % in e anual con o me se empeza on a aplica unos obje i os más es ic os. La endencia a
la baja con inuó en 2022, con un descenso adicional del 6 % de las emisiones medias según da os
p o isionales. Es a disminución se p odujo no solo en condiciones de labo a o io, sino ambién en la
ca e e a.
Figu a 1.4: Emisiones medias en ca e e a y en labo a o io [1]
A la is a de odos los da os p esen ados, se puede comp oba como el ehículo eléc ico cada ez
supone una mejo opción pa a el medio ambien e si los compa amos a los ehículos de combus ión
con encionales, a pesa de o as des en ajas que pueda ene . Es o se debe a su es uc u a eléc ica
basada en el uso de ba e ías en luga del mo o de combus ión.
1.2. Es uc u a del ehículo eléc ico y su ca gado 3
1.2 Es uc u a del ehículo eléc ico y su ca gado
Una ez analizado el en o no social en el que se ubica el p oyec o y is as las azones del auge del
ehículo eléc ico en la ac ualidad, se con inúa indagando en su en o no écnico. Pa a ello, se a a
desc ibi la a qui ec u a in e na del ehículo eléc ico, asi como la in aes uc u a que equie e pa a
su ca ga, haciéndose con es e aspec o el p ime ace camien o a la aplicación eal a la que se desea
des ina el p oyec o que se es á ealizando.
La Figu a 1.5, p esen a un diag ama de bloques con la es uc u a in e na del ehículo eléc ico. Pa a
comple a la se añade la Figu a 1.6 que incluye el Powe Pa h de la ca ga del ehículo desde el
ca gado ex e io o O boa d, el obje i o inal del p oyec o.
Figu a 1.5: Es uc u a comple a de un coche
eléc ico y ca gado [4]
Figu a 1.6: In aes uc u a de ca ga [4]
Se a a cen a la a ención en la Figu a 1.6, po su simplicidad pa a de alla la u ilización de los
equipos in e nos del ehículo. Como se puede e , la ca ga del ehículo se puede abo da de dos
o mas, po medio de una oma de al e na, en la que es a ía ac uando el ca gado Onboa d (es a ca ga
no malmen e suele se más len a) o po medio de una oma de con inua, en la que oda la elec ónica
de po encia se encuen a en el ca gado O boa d y se a aca di ec amen e a la ba e ía del ehículo. A
con inuación se an a p esen a los elemen os más ele an es del ca gado en sí, empezando po la
oma de ca ga, la o ganización de los con e ido es que se emplean y e minando con las ca ac e ís
icas de la ba e ía.
1.2.1 Toma de ca ga
La oma de ca ga es el p ime elemen o de la cadena que con o ma el ca gado , y consis e p inci
palmen e en un pun o de acceso a la ed eléc ica. En p incipio es e bloque puede abaja an o
con co ien e con inua y al e na. De hecho, como ya se dejaba e en la in oducción de la p opia
Sección 1.2, exis en dis in os es ánda es pa a la eca ga de la ba e ía del ehículo [4]:
• Ca ga po medio de una sola ase (o ambién ase di idida). Que pe mi e una ca ga len a pa a la gos
pe iodos de inac i idad del coche, cuidando así la ida ú il de la ba e ía.
• Ca ga i ásica pa a media po encia, ambién usada pa a una ca ga len a du an e pe iodos de
inac i idad la gos del ehículo.
• Ca ga con inua, que es capaz de o ece los mayo es ni eles de po encia, y po ello, una ca ga más
ápida del ehículo.
Un ejemplo de oma de ca ga gené ico puede e se en la Figu a 1.7. Además, las omas de ca ga
cuen an con una se ie de elemen os que ga an izan un es anda d de segu idad y p o ección ehículo
usua io, así como un cie o g ado de maniob a pa a la ins alación:
• P o ección en e a con ac os di ec os e indi ec os, pa a lo que es á p o is o de in e up o es
di e enciales con una sensibilidad de de i a de 30 mA.
• P o ección en e a sob eco ien es y co oci cui os, que implica la p esencia de PIAs, además de
una in e up o gene al au omá ico que p o eja la ins alación.
4 Capí ulo 1. In oducción
• P o ección en e a sob e ensiones gene adas po causas ex e nas a la ed, que se consigue median e
la ins alación de un pa a ayos con de i as a ie a.
• Iluminación, que se debe ga an iza en la zona donde es é p e is a la eca ga de ehículos.
Además de los elemen os an e io es, de na u aleza obliga o ia en la ins alación, ambién se pueden
añadi los siguien es:
• Con olado pa a ges ión y ansmisión de los da os
e e en es a la ansmisión de ene gía. Además p o
po ciona in o mación sob e la co ec a conexión
en e el ehículo y la oma.
• Con ac o enca gado de la ac i ación de la oma de
co ien e según la acción del con olado .
• Disposi i o de bloqueo, que impide la desconexión
de la oma de co ien e mien as se es á ealizando la
ca ga.
• Disposi i os de medición, que pe mi en la moni o i
zación de la ene gía consumida po el ehículo. Figu a 1.7: Toma de ca ga [5]
1.2.2 Ca gado Onboa d (OBC)
El siguien e elemen o que se p esen a es el OBC. Es os se empeza on a implemen a en los ehículos
debido a la al a de ca gado es O boa d y debido a la baja capacidad de ba e ías que se usan,
especialmen e du an e los inicios del ehículo eléc ico. De es e modo, el OBC su ge en un inicio
con el obje i o de que el ehículo pueda ca ga se di ec amen e desde la ed domés ica.
La g an mayo ía de OBCs disponibles en el me cado
usan una opología sencilla de dos e apas, esquema i
zada en la Figu a 1.8 compues a ípicamen e po un
ec i icado pasi o, que se ope a como co ec o del
ac o de po encia, y es á en cascada con un con e ido
Boos que ges iona la demanda de po encia de la ba e
ía. El dc link in e medio se diseña lo su icien emen e
g ande como pa a desacopla ambas e apas y abso be
las posibles luc uaciones de po encia. Finalmen e, el
con e ido Boos alimen a la ba e ía y no malmen e
cuen a con aislamien o gal ánico pa a aumen a la
segu idad.
Figu a 1.8: Esquema del OBC
Algunos equipos come ciales ins alados en ehículos se ecogen en la Figu a 1.9 y Figu a 1.10.
Figu a 1.9: Con e ido AC/DC[6] Figu a 1.10: Con e ido DC/DC [7]
1.2. Es uc u a del ehículo eléc ico y su ca gado 5
Es a es uc u a de dos e apas es la eó ica que se suele segui , sin emba go, los bloques de AC/DC
y DC/DC se suelen implemen a de o mas muy a iadas, como se e en la Figu a 1.11 y en la
Figu a 1.12.
Figu a 1.11: Topología OBC 1 [4]
Figu a 1.12: Topología OBC 2 [4]
En la p ime a opología de la Figu a 1.11 puede e se como el bloque AC/DC iene implemen ado
con un ec i icado pasi o seguido de un con e ido boos , mien as que el bloque DC/DC se mon a
con un in e so en cascada con un esonado LLC que llega has a un segundo ec i icado pasi o.
La segunda opología en la Figu a 1.12 es más sencilla, ya que implemen a el bloque AC/DC con un
ec i icado ac i o. El bloque DC/DC se man iene igual que el de la Figu a 1.11.
1.2.3 Ca gado O boa d
Es e equipo es ex e no a la es uc u a del ehículo eléc ico, lo cual pe mi e que pueda aba ca unos
angos de po encia mucho mayo , ya que consis e en una es ación ija y no mó il como ocu e con
el Onboa d. La es uc u a que sigue es simila a la de los ca gado es Onboa d, con ando con una
e apa de ec i icación que co ige el ac o de po encia y una e apa de DC/DC, sin emba go, no iene
po qué emplea se exclusi amen e un boos pa a lle a a cabo la inyección de po encia al ehículo.
Típicamen e, muchos ab ican es emplean pa a el DC/DC opologías educ o as. Es o es así ya que
pe mi e emplea ec i icado es de al a po encia y g an capacidad de co ección del ac o de po encia
pa a que gene en una al a ensión, la cual solo eque i ía de se bajada, o eciendo un izado mucho
meno del que pe mi en o as opologías. Además, si ue a necesa io un izado incluso meno se
emplean dis in os canales in e lea ed que inc emen en la po encia o al de abajo del conjun o.
Algunos ab ican es ambién usan implemen aciones muy a iadas pa a ob ene las e apas de AC/DC
y DC/DC o iginales, como ocu ía con el OBC. Así, algunas opologías come ciales de ca gado es
O boa d son las p esen es en la Figu a 1.13 y en la Figu a 1.14.
6 Capí ulo 1. In oducción
Figu a 1.13: Supe cha ge V2 [4]
Figu a 1.14: Te a HP150 [4]
Se puede e en el ca gado Supe cha ge V2 de la Figu a 1.13 que además de usa un ec i icado
pasi o en cascada con un Boos pa a el conjun o AC/DC, la e apa DC/DC iene cons uida po un
in e so de puen e comple o en cascada con o o ec i icado .
La opología del Te a HP150 (Figu a 1.14) es más sencilla, compues a po amas de ec i icado es
ac i os en cascada con con e ido es Buck in e lea ed, siendo es e úl imo simila al que se p e ende
pone en ma cha en es e abajo.
1.2.4 Ba e ía
Po úl imo en es a cadena de ca ga se encuen a la ba e ía, cuya unción se á almacena la ene gía
suminis ada po odo el sis ema an e io pa a pe mi i pos e io men e el uncionamien o del ehículo.
En ando en su es uc u a in e na, gene almen
e la ba e ía de un ehículo eléc ico se basa en
di e en es combinaciones de celdas de iones de
li io [4], ca ac e izadas po su educido peso y
buena capacidad de ca ga. Pueden es a ubica
das en la egión in e io del ehículo como se
puede e en la Figu a 1.15. Además, ningún
elemen o de los an e io men e mencionados se
conec a di ec amen e a ella, sino que deben de
pasa po el BMS, pa a p o ege la.
Figu a 1.15: Dis ibución in e na de la ba e ía [8]
Dejando de lado su es uc u a, se a a pasa a analiza unas ca ac e ís icas más écnicas de la ba e ía.
Un da o undamen al que se equie e pa a que el con e ido abaje con la ba e ía es el ango de
ensiones sob e el que es a suele ope a . El ango es muy a iado, y depende comple amen e del ipo
de ehículo, pudiendo clasi ica se en e los siguien es:
1.3. Fundamen o de la ca ga 7
Tipo de ehículo Tensión nominal [V] Rango de ensión [V]
Híb idos sua es [9] 48 36 52
Híb idos con encionales [10] 100 200 80 250
Híb ido enchu ables [11] 200 300 150 350
Eléc icos [12] 350 400 300 450
Eléc icos de al o endimien o [13] 800 550 850
Tabla 1.1: Rangos de ensiones según el ipo de ehículo eléc ico
Como e e encia pa a es e p oyec o, el ango de ensiones de la ba e ía del coche eléc ico se a oma
en e 300 y 400 V, ya que es el ango más común en los ehículos eléc icos de gama media [12], [14].
1.3 Fundamen o de la ca ga
En el apa ado an e io se ha p esen ado la es uc u a in e na del ehículo y se ha p o undizado en la
pa e de la cadena de ca ga en que se p e ende abaja en es e p oyec o. El obje i o a con inuación es
acla a el mecanismo de ca ga de la ba e ía, que se á cla e pa a en ende el uncionamien o y con ol
del con e ido .
Exis en dis in os mecanismos de ca ga de ba e ías [15]:
• Mé odo de ca ga a co ien e cons an e. Sencillo y ácil de con ola , pe o pa a una co ien e muy
pequeña el iempo de ca ga puede se muy la go. Del mismo modo si la co ien e es demasiado
g ande an las úl imas e apas de ca ga es posible sob eca ga la, dañando la ida de la ba e ía
sensiblemen e.
• Mé odo de ca ga a ensión cons an e. También es sencillo de con ola y puede e i a la sob eca ga
de la ba e ía en las úl imas e apas de ca ga. Sin emba go, en la e apa emp ana de ca ga, debido a
la poca ensión que pueda ene la ba e ía, la co ien e puede se muy al a. Como consecuencia la
ba e ía puede de o ma se y su i g andes aumen os de empe a u a, de nue o dañando su ida ú il.
• Mé odo de ca ga po ases. Es e e ce mé odo combina los dos an e io es, usando cada uno de ellos
en una e apa de ca ga en la que no puedan gene a le daños a la ba e ía. Po es a azón, es el mé odo
más usado en la ca ga de ba e ías de li io y es en el que se a a con inua indagando en es e abajo.
De es a o ma, an es de que la ba e ía llegue a un ni el de ca ga conc e o, se inyec a una po encia
con co ien e cons an e, donde la ensión i á e olucionando de una o ma no lineal y poco p edecible.
Una ez que la ba e ía alcance el ni el de ensión conside ado como máximo, se pasa a una ase de
ensión cons an e, donde la co ien e i á disminuyendo has a da po inalizado el p oceso de ca ga.
La e olución de la co ien e y la ensión en unción de la ca ga de la ba e ía se puede e en la
Figu a 1.16.
Figu a 1.16: Cu a de ca ga de una ba e ía
8 Capí ulo 1. In oducción
Aho a se a a analiza es e uncionamien o conside ando que el enca gado de lle a lo a cabo se á
el con e ido DC/DC. Pa a empeza , en la e apa de ca ga a co ien e con inua se equie e que el
con e ido sea capaz de i a iando la ensión de salida en un amplio ango, dependien e de los
lími es en e los que abaja la p opia ba e ía como ya se adelan aba en apa ados an e io es. En la
e apa de ensión cons an e, la unción del con e ido consis i á sin emba go en baja la co ien e de
salida de mane a sua e y g adual.
De es a o ma, se pod ía en ende el con olado del con e ido como un selec o , que a al e nando
en e una e e encia en co ien e pa a pos e io men e pasa a una e e encia en ensión, eniendo
siemp e en cuen a la po encia con la que abaja. A aíz de es o, es impo an e menciona que, a lo
la go de odo el p oceso la po encia del sis ema no se man iene comple amen e cons an e en ningún
momen o (sob e odo al inal del p oceso de ca ga), de hecho, es a a iación en la po encia es lo que
pe mi e que se ajus e la ca ga de la ba e ía de o ma co ec a.
La a iación ocu e de o ma na u al, aunque
depende po comple o de la po encia máxima
que suminis e la oma de ca ga, así como los
limi ado es que puedan ene los equipos. Todo lo
mencionado se puede comp oba en la Figu a 1.17,
que ep esen a la g á ica de la po encia de ca ga
del ehículo Volkswagen e-Gol usando 2 omas
dis in as [16].
Figu a 1.17: Cu a de po encia en la ca ga [16]
1.4 Obje i os del p oyec o
Ubicado el p oyec o en el con ex o social y ecnológico ac ual, la p emisa undamen al del abajo
consis e en el diseño y mon aje de un con e ido DC/DC educ o que implemen e el ca gado
o boa d de un ehículo eléc ico.
Pa a ello, es necesa ia la plani icación de los componen es a u iliza , así como la disposición de los
mismos en la es uc u a del equipo. Se equie e de un ha dwa e muy especi ico, como e apas de
po encia y senso es con unos alo es nominales de abajo que se adecuen en e sí. Del mismo modo,
se equie e de una a je a de con ol que implemen e los algo i mos de con ol necesa ios pa a el
uncionamien o y gobie ne el equipo de o ma segu a.
Una ez p epa ado el ha dwa e, se p e ende implemen a un con olado que se ajus e a las necesi
dades de la ac i idad de la ca ga del ehículo, y que sea capaz de adap a se a las dis in as ases de la
ca ga.
La pues a en ma cha de un con e ido es una a ea muy compleja, más cuando cabe la posibilidad
de daña algunos componen es du an e las ases de p ueba y p o o ipado. Po es a azón, an es de
p oba el p o o ipo del con e ido cons uido, se usa án mé odos de alidación como simulaciones
y écnicas de Ha dwa e In he Loop, que pe mi en asegu a que el mon aje y el uncionamien o de
los algo i mos implemen ados son segu os, an o pa a el usua io como pa a el p opio equipo.
De es e modo, con es a p esen ación de los obje i os del p oyec o, los siguien es capí ulos 2 y 3
se enca gan de in oduci odos los elemen os Ha dwa e y So wa e, espec i amen e, que se án
necesa ios pa a la pues a en ma cha.
9
2Ha dwa ePa a el mon aje del con e ido se han hecho uso de a ios disposi i os del ab ican e Impe ix,
además de o as placas de ab icación p opia. En e los disposi i os Impe ix se encuen an la
a je a de con ol BBoa d P o, mon ada sob e una placa de acondicionamien o (denominada ca ie
boa d), y los módulos hal -b idge PEB8024, que implemen an la e apa de po encia haciendo uso de
MOSFETs de ca bu o de silicio.
A con inuación, se de allan las especi icaciones y ca ac e ís icas de los disposi i os usados:
2.1 BBoa d P o
La BBoa d P o [17] es una a je a de con ol de al o endimien o, ab icada po Impe ix y
plan eada como pla a o ma de e aluación y desa ollo. Es á basada en el SoC de Xilinx Zynq
XC7Z0303FBG676E, el cual incluye una pa e de mic ocon olado y o a de FPGA. Po es a azón,
es co ec o deci que la BBoa d es á ealmen e basada en un FPSoC, el cual incluye un p ocesado
ARM Co exA9 de 1GHz con doble núcleo jun o con una FPGA Kin ex 7 125K, ambién de Xilinx.
La a qui ec u a in e na de la BBoa d se di ide
en dos bloques undamen ales, el P ocessing
Sys em (PS) y el P og ammable Logic (PL). Su
ep esen ación puede e se en la Figu a 2.1.
El p ime o de los bloques, el P ocessing Sys em,
es en el que se encuen a la memo ia RAM
(mon ada po medio de una DDR3 de 1GB) y
los dos núcleos ARM. Uno de los núcleos es á
mon ado sob e un sis ema ope a i o Linux y
se enca ga de ca ga el código de aplicación,
supe isa su ejecución y ges iona el egis o de
da os, mien as que el o o núcleo es á mon ado
sob e el sis ema ope a i o BBOS, na i o del
ab ican e, y se enca ga de ejecu a el código
de con ol desa ollado po el usua io a ni el de
capa de aplicación.
El segundo bloque, el P og ammable Logic, es
aquel en el que se encuen a la FPGA accesible
po el usua io, además de sus pe i é icos p eim
plemen ados.
Figu a 2.1: Es uc u a uncional del con olado
de la BBoa d P o [17]
10 Capí ulo 2. Ha dwa e
2.1.1 Pe i é icos de la BBoa d P o
En e los módulos incluidos en el PL de la BBoa d P o se ienen los siguien es, cuya disposición de
I/Os se p esen a además en la Figu a 2.3:
CLK Gene a la señal de eloj con has a 4 bases de iempo di e en es que pueden usa se en
conjun o con o os pe i é icos. Es o ga an iza una ges ión p ecisa an o de las ecuen
cias como de los des ases en e los bloques in e nos.
ADC Cuen a con 2 LTC23416 de 16 bi s comple amen e di e enciales que hacen un o al de
8 canales de en ada analógicos. Se ga an iza mues eo simul áneo en odos los canales.
DAC Cuen a con 4 canales de salida analógicas que ac ualiza cons an emen e.
SBI Pe mi e un ácil acceso al á ico de da os en an e desde el á ea de la FPGA p og a
mable po el usua io (es e á ea se denomina Sandbox).
SBO Pe mi e un ácil acceso al á ico de da os salien e desde el á ea de Sandbox.
DEC Pe mi e la decodi icación de señales de has a 4 encode s inc emen ales pa a mo o es.
Pueden con igu a se como 4 senso es independien es o como 2 en adas di e enciales.
CBPWM Incluye 32 modulado es de señal PWM con
encionales comple amen e con igu ables.
Es e bloque pe mi e además añadi una modu
lación en espacio ec o ial, SVPWM.
SSPWM Implemen a una modulación mul ini el pa a
con e ido es modula es usando la écnica de
balance de ensiones So &Selec . Pe mi e
sopo e pa a 2 amas de has a 8 módulos.
PPPWM Pe mi e la gene ación de pa ones de modula
ción p og amados. Cuen a con sopo e pa a las
écnica de eliminación de a mónicos selec i a
(SHE). Figu a 2.2: Es uc u a de los PWM [17]
SBPWM Pe mi e el acceso a las señales PWM desde el á ea de Sandbox. Es e bloque pe mi e al
usua io implemen a écnicas de modulación comple amen e pe sonalizadas.
Todos es os PWM se es uc u an como se e en la Figu a 2.2.
GPO Se incluyen una o al de 16 salidas de p opósi o gene al, con igu ables desde la FPGA
GPI Se incluyen una o al de 16 en adas de p opósi o gene al, con igu ables desde la FPGA
FLT Se incluyen 16 en adas de allo, con igu ables desde la FPGA. Es as en adas pueden
con igu a se como en adas GPI adicionales.
USR Pe mi e un acceso di ec o a 36 lineas de I/O
con igu ables de al a elocidad y comple a
men e con igu ables
ETH Pe mi e la comunicación con la BBoa d
P o a a és de un pue o E he ne po medio
de un p o ocolo TCP/UDP.
CAN Pe mi e la comunicación de la BBoa d con
o os pe i é icos CAN. Figu a 2.3: Es uc u a de la BBoa d [17]
2.4. Placa de en adas analógicas 17
Figu a 2.19: Placa de en adas analógicas
La placa de en adas analógicas cuen a con un o al de 8 canales.
Compa ando sus conec o es RJ11 con el pinou que ienen los de la
placa de senso es (Figu a 2.17) se deduce que en es e caso la señal
de da os no es á duplicada (Figu a 2.20), aunque las o as dos señales
siguen el mismo esquema. Además, la placa de en adas analógicas
cuen a con un conec o de cable plano de 14 pines pa a alimen ación
y o o de 16 pa a la salida de da os, que conec a ía con la BBoa d.
Los esquemá icos de ambos se mues an a con inuación:
Figu a 2.20: Pinou RJ11
(En adas Analógicas)
En la Figu a 2.21 se mues a el conec o de alimen ación, mien as que en la Figu a 2.22 se mues a
el de da os. Nó ese que en es e úl imo, cada pin del conec o se co esponde con uno de los canales
en el mismo o den, es deci que no hay c uces de canales que di icul en el en endimien o del lujo de
da os. Po es a azón el sen ido de nume ación de canales asignado es dependien e del usua io y en
el caso de la Figu a 2.22 ha sido escogido a bi a iamen e. Po úl imo, cabe des aca que en odos los
conec o es planos, la mi ad opues a a la muesca de los pines siemp e se conec a a ie a.
Figu a 2.21: Pinou de cable plano
de alimen ación
Figu a 2.22: Pinou de cable plano de da os
pa a en ada analógica
18 Capí ulo 2. Ha dwa e
2.5 Placa de conec o es óp icos
Es as placas ambién han sido diseñadas en el labo a o io y se emplean pa a la con e sión de cable
plano a ib a óp ica. Las placas es án pensadas pa a ene un p opósi o gene al, es deci , pe mi en
mon a ecep o es o ansmiso es óp icos, en unción de los componen es soldados y la capa
empleada. En gene al, pueden con a con has a 8 conec o es de ib a óp ica (ya sean ecep o es o
ansmiso es, pe o no ambos a la ez). También ienen un conec o de cable plano de 14 pines y
un conec o de alimen ación de 16 pines (Figu a 2.21). En el p oyec o se han usado 2 placas con
ansmiso es óp icos, pa a en ia los dispa os a las e apas de po encia (Figu a 2.23) y 1 placa con
ecep o es (Figu a 2.24), pa a ecibi señales de e o .
Figu a 2.23: Placa de ansmiso es Figu a 2.24: Placa de ecep o es
Además, el pinou de los conec o es de da os
de es a placa se mues an en la Figu a 2.25. De
nue o, como pasaba con la placa de en adas
analógicas, odos los pines es án o denados y
se co esponden al ecep o o emiso óp ico que
ocupa la misma posición bajo el mismo sen ido
de nume ación. Figu a 2.25: Pinou de cable plano de da os
pa a placa de op os
2.6 Placa de alimen ación
Pa a lle a las alimen aciones al es o de componen
es ha dwa e diseñados se usa la placa de alimen a
ción. Es a placa es de diseño p opio, y supone
la simpli icación de o as placas ab icadas an e io
men e en el labo a o io. En esencia, consis e en una
placa que con ie e un conec o de bloque de 4 ías,
cuyo pinou se p esen a en la Figu a 2.27, a cable
plano (Figu a 2.21) pa a pode lle a los dis in os
ni eles de ensión necesa ios a las demás placas.
Figu a 2.26: Placa de alimen ación
Es e elemen o incluye ambién 2 il os gené icos que combinan capacidades de al o y bajo alo pa a
limpia el uido de alimen ación. También cuen a con 3 LEDs mon ados pa a comp oba el co ec o
uncionamien o de la placa. En la Figu a 2.26 se mues a el esul ado de la placa mon ada. Además,
pa a la mejo a el en endimien o del ci cui o se añade su esquemá ico de la placa en la Figu a 2.28.
2.7. Placa de conexiones 19
Figu a 2.27: Pinou de conec o de
bloque de 4 ías
Figu a 2.28: Esquemá ico de la placa de alimen ación
2.7 Placa de conexiones
Po úl imo, den o de la sección de ha dwa e, se p esen a o a placa de diseño p opio, a la que se
conec an odos los I/Os de la BBoa d accesibles desde la Ca ie Boa d. El obje i o de es a placa
consis e en pe mi i la con e sión de los dis in os conec o es de la BBoa d a conec o es de cable
plano, que comuniquen ácilmen e las demás placas. Es una placa muy sencilla de la que se han
ealizado dos e siones, ambas isibles en la Figu a 2.29.
La p ime a e sión, is a a la izquie da en la igu a an e io , inco po a una se ie de pue as lógicas
OR, pa a abaja con las señales de allo de las e apas de po encia de o ma combina o ia.
Pa a mejo a la isibilidad de e o es, en la segunda e sión (a la de echa en la Figu a 2.29), oda la
lógica se sus i uye po pines de salida, que pe mi en lle a las señales de allo di ec amen e a los GPI
de la BBoa d.
La e sión usada pa a el mon aje es la segunda, ya que su diseño b inda la posibilidad de mos a los
allos de las e apas an o en la p opia placa (po medio de los LEDs soldados), como di ec amen e
po la in e az g á ica de la BBoa d.
Figu a 2.29: Placa de conexiones (Ve sión 1 a la izquie da, Ve sión 2 a la de echa)
20
3So wa ePa a el desa ollo de es e abajo han sido necesa ios dis in os p og amas y o as he amien as de
so wa e que han pe mi ido lle a a cabo la implemen ación de con olado es y la simulación del
compo amien o del con e ido an es de su mon aje. La p opia na u aleza de la FPSoC u ilizada iene
como consecuencia el uso de dis in os p og amas pa a abaja con la pa e del mic ocon olado y
con la pa e de la FPGA. Po es a azón, se de allan a con inuación odas las he amien as empleadas,
así como las con igu aciones necesa ias pa a su uncionamien o co ec o:
3.1 Ma lab Simulink
Ma lab ha sido undamen al pa a abaja en es e p oyec o, conc e amen e Simulink [23], que ha
pe mi ido u iliza diag amas de bloques pa a modela el compo amien o del con e ido y p og ama
la a je a de con ol. La e sión empleada ha sido la R2023b, sin emba go, lo más impo an e de
menciona son odos los oolbox que han sido de ayuda du an e el desa ollo. La g an mayo ía de ellos
(excep o el de Impe ix) son accesibles desde la in e az de Ma lab, en la pes aña Home, sección de
Add-Ons, como se mues a en la Figu a 3.1. Cada oolbox ha sido ú il pa a cie os aspec os conc e os,
que se comen an en las secciones siguien es.
Figu a 3.1: In e az supe io de Ma lab
3.1.1 Toolbox pa a componen es
Pa a modela el con e ido se ha empleado el paque e de
Simscape [24], el cual pe mi e mon a y simula ci cui os desde
Simulink. El paque e en sí mismo no equie e de ninguna con i
gu ación adicional, solo de la desca ga del paque e Elec ical
[25], que incluye los bloques de los semiconduc o es eque idos.
El uso p incipal de es e oolbox ha sido du an e la ase de diseño
y p epa ación de las écnicas de Ha dwa e in he Loop, ya que
los modelos que inco po an son ideales. Pa a ases pos e io es en
el diseño se usan o os modelos de componen es, p incipalmen e
pa a los semiconduc o es, ya que las bobinas, esis encias y con
densado es se siguen man eniendo de es e oolbox. Los bloques
del oolbox usados pa a el p oyec o se p esen an en la Figu a 3.2.
También se p esen a el p opio oolbox en la Figu a 3.3.
Figu a 3.2: Componen es básicos
3.1. Ma lab Simulink 21
Figu a 3.3: Toolbox de Simscape
3.1.2 Toolbox pa a con ol
Pa a implemen a los con olado es se emplea el paque e Con ol Sys em Toolbox [26]. De nue o,
no equie e de ninguna con igu ación adicional simplemen e in oduci las a iables necesa ias pa a
abaja con los sis emas.
En es e caso, no solo se añaden nue os bloques pa a Simulink, sino que ambién añade o as unciones
ú iles pa a usa en código de Ma lab. Las de mayo in e és en es e caso son ([num],[den]), que
pe mi e añadi la unción de ans e encia en el dominio de Laplace de un sis ema como a iable del
wo kspace y c2d(sys,Ts), que pe mi e pasa un sis ema del dominio con inuo al disc e o.
(num,den) %num y den son ec o es cuyos elemen os ienen una po encia de s
c2d(sys,Ts) %sys es el sis ema a pasa a disc e o y Ts es su iempo de mues eo
Siguiendo aho a con las he amien as añadidas en Simulink, se
usan dos bloques undamen almen e, los is os en la Figu a 3.4. El
p ime o de ellos pe mi e implemen a unciones de ans e encia
pa a usa los en los diag amas de bloques (es equi alen e a la
unción ()), mien as que el siguien e pe mi e implemen a los
con olado es an o de o ma con inua como disc e a.
El oolbox se mues a en la Figu a 3.5. Figu a 3.4: Bloques de con ol
Figu a 3.5: Con ol Sys em Toolbox
3.1.3 Toolbox pa a máquinas de es ado
A lo la go del código, explicado en la Sección 5.2, se
equie e del uso de máquinas de es ado. Pa a su imple
men ación se ha op ado po u iliza el oolbox S a e low,
ya que pe mi e la implemen ación de Máquinas de Es ado
Fini as de o ma g á ica po medio de una abla. Es o
hace menos edioso y más ápido su implemen ación en el
código de con ol, ya que solo se á necesa io usa es ados
y ansiciones, como se e en la Figu a 3.6.
El oolbox se mues a en la Figu a 3.7. Figu a 3.6: S a e low Toolbox
Figu a 3.7: Con ol Sys em Toolbox
3.1.4 Toolbox de Impe ix
A con inuación, se a a analiza en de alle el oolbox más impo an e del p oyec o, el de Impe ix, que
pe mi i á la p og amación de código pa a la BBoa d.
22 Capí ulo 3. So wa e
3.1.4.1 Desca ga del oolbox
En p ime luga , se desc ibe su p oceso de desca ga desde la p opia página del ab ican e [27]. Bas a
con accede a la página p incipal de Impe ix, pa a en la sección supe io selecciona el apa ado
Resou ces, y den o de es e, Downloads, donde se encuen a un ecuad o como el de la Figu a 3.8.
Figu a 3.8: Opciones disponibles pa a la desca ga del so wa e [28]
La e sión usada pa a es e p oyec o es la de AGC SDK 2025.1.1, la cual inco po a el paque e de
bloques pa a Simulink jun o con el so wa e Cockpi en el que se indaga á más adelan e. Pa a que el
paque e uncione co ec amen e se equie e de una e sión de ma lab supe io a la 2016a, así como
un sis ema ope a i o Windows 10 o 11 (sin sopo e pa a macOS) y unos oolbox de gene ación de
código que se ecogen en la Sección 3.1.4.2 siguien e [28].
La desca ga ambién incluye una plan illa de
código con dos subsis emas undamen ales,
Con olle y Plan a pa i de los cuales debe án
cons ui se odos los diag amas de bloques an o
pa a simulación como pa a p uebas de ini i as
con los equipos (solo se á necesa io modi ica
un bloque pa a pe mu a en e ambos modos).
Se indaga á en ambos modos en el Capí ulo 6. Figu a 3.9: Plan illa de Simulink
La plan illa es a á ubicada siemp e en:
C: Impe ix BB3_ACG_SDK simulink use _ empla e Impe ix_ empla e.slx
Cabe des aca que pod ía habe se usado el paque e CPP SDK 2025.1.1, que inco po a las lib e ías de
C++ pe inen es pa a el desa ollo de un código p opio, sin emba go es e puede se menos in ui i o
que la p og amación en bloques pa a el iempo que se disponía pa a el p oyec o.
3.1.4.2 Bloques del oolbox
En es e caso, los bloques de es e paque e si equie en una con igu ación más compleja en compa ación
con los oolbox an e io es. Po ello se a a dedica es a sección a indica las consignas más impo an es
de los bloques y como es as han sido ajus adas pa a el p oyec o. An es de con inua , en odos los
bloques hay una consigna común, De ice ID, que solo es ú il cuando se usan a ias a je as de con ol.
En es e p oyec o se deja en su alo po de ec o, debido a que solo se emplea una BBoa d.
•Bloque de con igu ación
Es el bloque más impo an e pa a el diag ama [29] (Figu a
3.10). Es e pe mi e sinc oniza los bloques PWM y ADC,
con igu a los elojes in e nos y pe mi e ajus a el p opósi o
del modelo: simulación o gene ación de código, como se e
en la Figu a 3.11. Además, pe mi e el acceso a las lib e ías de
elemen os de con ol y a la de elemen os de po encia. Figu a 3.10: Bloque de con igu ación
3.1. Ma lab Simulink 23
Su con igu ación pe mi e ca ga iche os de inicialización y ob ene un diag ama de la llamada a la
in e upción de mues eo en cada pe iodo. Un ejemplo de es o úl imo se encuen a en la Figu a 3.12.
Figu a 3.11: Ajus e del p opósi o del modelo Figu a 3.12: Pe iodo y iempos de con ol
Además de es o hay 4 páginas con elemen os con igu ables pa a el bloque, las cuales se ecogen a
con inuación:
1. Con igu ación de la ecuencia del eloj, del momen o de inicio pa a el iempo de cálculo den o
del pe iodo y de un pos escala pa a modi ica el iempo de cálculo según 𝑓cálculo=𝑓clock_0pos -escala .
Se co esponde a la Figu a 3.13.
2. Ajus es de sob emues eo o pa a modi ica el e a do del ADC. Se a a de la Figu a 3.14.
3. Ajus es de iempos de in eg ación pa a la simulación. (Figu a 3.15)
4. Con igu ación global pa a los elemen os de la lib e ía de po encia y acceso a ella. (Figu a 3.16)
Figu a 3.13: Ajus es Bloque de Con igu ación
(1)
Figu a 3.14: Ajus es Bloque de Con igu ación
(2)
Figu a 3.15: Ajus es Bloque de Con igu ación
(3)
Figu a 3.16: Ajus es Bloque de Con igu ación
(4)
•Analog o Digi al Con e e
Los bloques de ADC pe mi en medi las en adas analógicas e inco
po a las medidas al sis ema [30]. Se sinc oniza conec ándose di ec
amen e al bloque de con igu ación o a cualquie o o eloj (En ada
in e io de la Figu a 3.17). Además de la en ada de sinc onización
iene una en ada pa a simulación, donde ecibe el alo analógico que
lee ía de los senso es. En cuan o a su ajus e, pe mi e la elección del
canal de lec u a, que pa a la BBoa d i án del 0 al 7. También cuen a
con un apa ado pa a ajus a el ango de en ada admisible, que en el
caso de la BBoa d debe se de ±5V.
Figu a 3.17: Bloque del
ADC
24 Capí ulo 3. So wa e
Cuen a con una opción pa a añadi di ec amen e la unción de ans e encia de los senso es (sensibi
lidad y o se de los disposi i os), además de o a opción pa a mues ea de o ma sínc ona o hace
mul iples mues eos en el mismo pe iodo de eloj. Es o úl imo es muy ú il pa a el sob emues eo o
mues eo des asado de un sis ema in e lea ed. El menú de con igu ación es á en la Figu a 3.18.
Figu a 3.18: Con igu ación del ADC
La implemen ación de la unción de ans e encia
pa a el p opósi o de es e p oyec o eque i á de los
da os de al menos dos senso es, uno de ensión
y o o de co ien e. En la Sección 6.2.1.3 y en la
Sección 6.3.1.3 se lle an a cabo las calib aciones
pe inen es pa a ob ene la sensibilidad y o se s
de los senso es usados, an o pa a la implemen
ación HIL como pa a la eal, espec i amen e.
•Gene al Pu pose I/O
Los bloques de I/O de p opósi o gene al, ecogidos en
la Figu a 3.19, ienen una con igu ación muy sencilla
[31], [32]. Simplemen e pe mi e escoge el pue o de
salida o en ada con el que se co esponde en la a je a
ísica, como se e en la Figu a 3.20 y en la Figu a 3.21.
Ambos abajan de o ma digi al y solo con el p opósi o
de simulación se le puede da (pa a los GPI) o lee (pa a
los GPO) un alo in e namen e, po medio de o os
bloques.
Figu a 3.19: Bloques de p opósi o gene al
Figu a 3.20: Con igu ación del GPI Figu a 3.21: Con igu ación del GPO
•Sandbox I/O
Los bloques I/O del Sandbox, is os en la Figu a 3.22, se
enca gan de comunica la egión de lógica p og amable pe
sonalizable po el usua io con la egión del mic ocon olado
[33], [34]. De es a o ma pe mi e ansmi i da os po medio
de egis os de 16 bi s, pa a pode implemen a ca ac e ís
icas del con olado di ec amen e den o de la FPGA. Figu a 3.22: Bloques del Sandbox
Un mismo bloque puede accede a uno o a ios egis os de da os, solo es necesa io con igu a lo pa a
ello. En la Figu a 3.23 se mues a el menú de con igu ación de los SBI, mien as que en la Figu a
3.26 es á el de los SBO.
3.1. Ma lab Simulink 25
Figu a 3.23: Con igu ación del SBI Figu a 3.24: Con igu ación del SBO
•Digi al o Analog Con e e
Los bloques del DAC pe mi en gene a una señal de ensión en e
±5V [35] . Su bloque se p esen a en lla Figu a 3.25 y son los más
sencillos de ajus a , ya que su única opción de con igu ación es la
elección del canal, que a del 0 al 3. El ango de alo es en la en ada
es á comp endido en e ±5, es deci , el da o que se le da como en ada
lo con ie e di ec amen e a un ni el de ensión de en e ±5V. Si la
en ada es mayo que 5 o meno que −5, la salida analógica sa u a.
Figu a 3.25: Bloque del
DAC
•PWM
Los bloques PWM pe mi en gene a los dispa os pa a los
MOSFETs de po encia a pa i de una señal de du y cycle
dada po la en ada “D”. Se o ecen muchos ipos de bloques
de PWM, cada uno pa a implemen a es a egias dis in as de
dispa o, sin emba go en es e p oyec o se ha usado solo el
Ca ie -based [36], mos ado en la Figu a 3.26. Figu a 3.26: PWM Ca ie based
Cabe ecalca que, a pesa de la elección, odos se sinc onizan di ec amen e con el bloque de con i
gu ación o cualquie o o eloj y usando la en ada in e io is a en la Figu a 3.26.
En gene al, odos los PWM o ecen una con igu ación muy pe sonalizable de los canales a u iliza
en cada caso y del modo de salida (Simple, Dual con salida no mal y negada, Dual con salida no mal
y salida siemp e ac i a). Además, pe mi en ija de o ma manual los dead imes que hab ía en e una
señal y su complemen a ia. Todo es o se ecoge en la Figu a 3.27.
Figu a 3.27: Con igu aciones gene ales del PWM
En ando más en la con igu ación indi idual del Ca ie based, es posible escoge su po ado a en e
iangula , dien e de sie a o sus e siones in e idas. También se pueden ajus a en odo momen o
la señal de du y cycle de en ada y el des ase que es e pueda ene . Pa a es e p oyec o solo se ha
abajado a iando el du y y dejando un des ase nulo. El menú de con igu ación de es e PWM se
mues a en la Figu a 3.28.
26 Capí ulo 3. So wa e
Figu a 3.28: Con igu ación del Ca ie based
•Elemen os de po encia
En la lib e ía de elemen os de po encia, accesible desde la cua a página del bloque de con igu ación,
se encuen an los modelos de a ios equipos que o e a Impe ix [37]. De en e odos, el único que
esul a de in e és pa a el p oyec o es el Hal -b idge module cuya con igu ación se á la del modelo
PEB 8024.
Figu a 3.29: Lib e ía de po encia
Sus demás pa áme os in e nos pe mi en escoge en e un modelo sencillo y ápido de la dinámica
in e na de la e apa o uno más de allado pe o con mayo cos e compu acional. También pe mi e
con igu a el modelo usado de los ansis o es pa a que se compo en como swi ches indi iduales o
uen es de ensión con oladas. Su úl imo pa áme o pe mi e p eca ga el DC link de en ada.
Figu a 3.30: Bloque del PEB Figu a 3.31: Con igu ación del PEB
A pa i de la e sión 2025.1 del oolbox de Impe ix, odos los bloques de es a lib e ía incluyen
un pue o de salida ac i able que pe mi e analiza sus modelos é micos. Es a ca ac e ís ica es ú il
pa a es udia el desgas e que los elemen os pod ían ene en unción del con ol aplicado, median e
modelos de simulación. A pesa de se muy in e esan e solo se menciona pa a conocimien o del lec o ,
ya que no se ol e á a indaga en la ca ac e ís ica.
4.1. Diseño del con e ido 33
Con es e esquemá ico en men e se cons uyen aho a dos modelos de Simulink, con el obje o de
analiza el compo amien o del ci cui o. Ambos ci cui os son muy simila es, solo cambia el modelo
usado pa a los swi ches. En el p ime o, en la Figu a 4.3, se usa el bloque del PEB8024 de Impe ix,
mien as que en el segundo, en la Figu a 4.4, se usan ansis o es ideales de la biblio eca de Simscape.
In ui i amen e, solo se ía necesa io el p ime modelo, que implemen a mucho mejo la dinámica del
sis ema eal con el que se a a abaja . Sin emba go, el mos ado en segundo luga se á el empleado
pa a aplica las écnicas de HIL, debido a que el equipo usado no es compa ible con los bloques que
acili a Impe ix.
Figu a 4.3: Simulado con el PEB8024
Figu a 4.4: Simulado con swi ches ideales pensado p incipalmen e pa a HIL
34 Capí ulo 4. Cons ucción del sis ema
Adicionalmen e, se ha hecho la e sión in e lea ed de es módulos pa a su uso pos e io . Se ecalca
que es os no se emplea án en la ase de diseño, pe o se án necesa ios pa a simulación (Figu a 4.5) y
pa a la aplicación de las écnicas HIL (Figu a 4.6) una ez se amplíe el sis ema.
Figu a 4.5: Ve sión de 3 módulos del simulado con el PEB8024
Figu a 4.6: Ve sión de 3 módulos del simulado con swi ches ideales
4.1. Diseño del con e ido 35
4.1.1 Modelos ma emá icos
Pa a alida los alo es de los componen es con los que mon a el equipo se a a hace uso de las
ecuaciones ma emá icas del ci cui o de la Figu a 4.2. Así se ob end án su modelo es á ico y dinámico
pa a usa los como he amien as de diseño. A con inuación, se p esen an ambos:
4.1.1.1 Modelo es á ico
Todas las decisiones de diseño se oman conside ando el modo de conducción en con inuo (MCC)
del con e ido . Teniendo es o en cuen a, es posible ep esen a los dos posibles es ados del ci cui o a
lo la go de un pe iodo de conmu ación comple o, si se de inen pa a ello las a iables 𝑇 y 𝐷, pe iodo
de conmu ación y du y cycle espec i amen e. Nó ese que el Du y cycle se de ine pa a la lla e SA de
la Figu a 4.2. Pa a la lla e SA__ el du y aplicado se ía el complemen a io de 𝐷:
Figu a 4.7: Ci cui o pa a 0≥𝑡≥𝐷𝑇Figu a 4.8: Ci cui o pa a 𝐷𝑇>𝑡>𝑇An es de con inua , es necesa io de ini la nomencla u a seguida pa a nomb a las a iables:
Pa a empeza , las a iables en mayúscula con la o ma Xy deno an un alo medio de la magni ud.
Po o o lado, las de la o ma xy deno an una magni ud ins an ánea.
Pa a es a nomencla u a, el subíndice «y» puede se mayúscula o minúscula sin in lui en el alo que
indique la a iable. Es e subíndice solo indica el nomb e de la magni ud del ci cui o a la que se e ie e
la a iable.
Sabiéndolo, se de inen la a iables que an a emplea las ecuaciones que desc iben el compo amien o
es aciona io del ci cui o (aunque algunas ya apa ecen en los esquemá icos an e io es):
En ada del con e ido
𝑉𝑖𝑛 ≡ Tensión de en ada del con e ido .
𝑖𝑠 ≡ Co ien e ins an ánea de en ada.
𝐼𝑠 ≡ Valo medio de la co ien e de en ada.
Salida del con e ido
𝑣0 ≡ Tensión de salida ins an ánea.
V0 ≡ Valo medio de la ensión de salida
𝑖0 ≡ Co ien e de salida ins an ánea.
I0 ≡ Valo medio de la co ien e de salida.
Bobina
𝑣𝐿 ≡ Tensión ins an ánea de la bobina.
𝑖𝐿 ≡ Co ien e ins an ánea de la bobina.
I𝐿 ≡ Valo medio de la co ien e de la bobina.
Condensado
𝑖0 ≡ Co ien e de salida ins an ánea.
I0 ≡ Valo medio de la co ien e de salida.
O os
𝑖𝑟𝑒𝑓 ≡ Co ien e de e e encia ob enida a pa i de la aplicación de la ins an aneous powe heo y IPT.
𝑝 ≡ Po encia ins an ánea del sis ema.
36 Capí ulo 4. Cons ucción del sis ema
A pa i de es as a iables, se de inen las ecuaciones que desc iben el compo amien o del ci cui o en
cada uno de los es ados de la Figu a 4.7 y la Figu a 4.8.
𝑉0=𝐷𝑉𝑖𝑛[𝑉](3)𝑖𝑐=𝑖𝐿−𝐼0[𝐴](4)𝐼𝑠=𝐷𝐼0[𝐴](5)𝐼0=𝐼𝐿[𝐴](6)𝐼0=𝑉0/𝑅[𝐴](7)𝑖máx𝐿=𝐼𝐿+Δ𝑖𝐿2[𝐴](8)𝑖min𝐿=𝐼𝐿−Δ𝑖𝐿2[𝐴](9)𝑖𝑐1=𝑖máx𝐿−𝐼0[𝐴](10)𝑖𝑐2=𝑖min𝐿−𝐼0[𝐴](11)Δ𝑉0=𝑇Δ𝑖𝐿8𝐶𝑉0·100[%](12)Δ𝑖𝐿=𝑉𝑖𝑛−𝑉0𝐿𝐷𝑇=𝑉0𝐿(1−𝐷)𝑇[𝐴](13)Siendo es a úl ima ecuación la única con dos o ma os, cada uno de ellos ob enido en uno de los
dos es ados del ci cui o. Las demás ecuaciones se man ienen idén icas en ambos ci cui os o pueden
ob ene se a pa i de la conse ación de po encia:
𝑝=𝑣0𝑖0=𝑣𝑖𝑛𝑖𝑠(14)Con es as exp esiones, las g á icas de co ien e en la bobina y en el condensado se ían las is as en
la Figu a 4.9 y en la Figu a 4.10 espec i amen e. Es as g á icas pe mi en hace una idea de como
se án los izados que se e án en la co ien e del induc o y del condensado .
Figu a 4.9: G á ica de co ien e del induc o Figu a 4.10: G á ica de co ien e del condensado
4.1. Diseño del con e ido 37
4.1.1.2 Modelo dinámico
Además del modelo es á ico, el modelo dinámico del con e ido ambién se á impo an e pa a el
diseño de con olado es pa a el equipo. Como se ienen p incipalmen e 2 elemen os que in oducen
dinámicas, bobina y condensado , se ob ienen ecuaciones que desc iban su compo amien o. Así, se
usa el siguien e esquema simpli icado de la Figu a 4.11, donde los swi ches ideales se es án a ando
como una uen e de ensión con olada que pond ía a su salida un cie o alo dado po el usua io,
𝐷·𝑉𝑖𝑛 en es e caso. Además, odas las pé didas que pod ían ene odos los componen es se aúnan
en una única esis encia 𝑅pe d, en se ie a la bobina y se asume que a la salida se es á ob eniendo la
ensión 𝑉0 deseada.
Figu a 4.11: Mon aje del modelo dinámico
Figu a 4.12: Bobi
na
Figu a 4.13: Condensa
do
En es e esquema hay que cen a la a ención en la co ien e de la bobina y la ene gía que almacena el
condensado , o más bien en la po encia con la que abaja, ya que esul a más na u al. De es a mane a
es posible ob ene 2 ecuaciones dinámicas:
•Usando la Figu a 4.12 se puede ob ene la exp esión nodal di ec amen e en el dominio de Laplace.
Aunque se a a abaja con ella en el dominio empo al (ecuación (15)).
𝑖𝐿=𝐷𝑉𝑖𝑛−𝑉0𝑠𝐿+𝑅𝑝𝑒𝑟𝑑⟹𝐷𝑉𝑖𝑛=𝑅𝑝𝑒𝑟𝑑𝑖𝐿+𝐿𝑑𝑑𝑡(𝑖𝐿)+𝑉0(15)•Si aho a se usa la Figu a 4.13 y se lle a a cabo un balance de po encias se ob iene la ecuación (16).
En es e caso, se hace uso de la Ley de Maxwell y la egla de la cadena pa a despeja la co ien e
del condensado y compac a más el é mino de po encia del condensado .
𝑃𝑐𝑜𝑛𝑑=𝑃𝑖𝑛−𝑃𝑜𝑢𝑡⟹𝐶𝑑𝑑𝑡(𝑉202)=𝑖𝐿𝑉0−𝐼0𝑉0(16)Pos e io men e, se esca a án ambas exp esiones pa a el diseño de un con olado en cascada en la
Sección 5.2.5 donde la e e encia se impond á en po encia pa a el p ime con olado y en co ien e
pa a el segundo. Pa a ello se usa la Ins an aneous Powe Theo y que pe mi e ob ene la e e encia en
co ien e en unción de la po encia deseada:𝑖𝑟𝑒𝑓=𝑝/𝑣0(17)4.1.2 Elección de componen es
Finalmen e, en es a sección se da comienzo al diseño eó ico del con e ido . En p ime luga , se
exponen las especi icaciones de diseño exigidas:
• Tensión de alimen ación de 700 V
• Rango de salida que aba que al menos de los 300 V a los 400 V (Rango de ba e ía, Sección 1.2.4)
• Po encia nominal de 20 kW pa a una salida de 350 V
•Rizado de co ien e Δ𝑖𝐿 < 3%, pa a el pun o de po encia nominal
•Rizado de ensión Δ𝑉 < 1%, pa a el pun o de po encia nominal
38 Capí ulo 4. Cons ucción del sis ema
La p ime a decisión que se oma es la elección de la ecuencia de conmu ación. Los ansis o es
usados en los módulos de po encia (Sección 2.2) son SiC, es deci , son capaces de conmu a a
ecuencias del o den de los 100 kHz o más. F ecuencias an al as conlle an o a se ie de p oblemas
que no son el p opósi o de es e abajo, po an o se escoge una ecuencia de 30 kHz. Es e es un alo
acep able pa a abaja con los ni eles de ensión que se plan ean en es e caso.
Po el momen o, en lo que es a de la sección, se a a abaja con el modelo de la Figu a 4.3,
di ec amen e en bucle abie o, con igu ado con un du y cycle de 0.5 (Usando pa a ello el empla e de
Impe ix). La condición de po encia nominal pe mi e de e mina el alo de 𝑅=350220𝑘=6.125Ω.
Se sigue a con inuación con el cálculo de la induc ancia a pa i de la condición de izado. Usando la
ecuación (6) y ecuación (7) es posible exp esa la condición de Δ𝑖𝐿 en ampe ios:
𝐼𝐿=3506.125=57.14𝐴⟹Δ𝑖𝐿<3%·57.14=1.71𝐴Usando aho a la ecuación (13) y despejando L se puede consegui el siguien e lími e:
𝐿≥350·0.51.71·30000=3.4mHSe a a edondea es e alo has a L = 5mH.
La úl ima especi icación que es a po cumpli es el izado de ensión. En es e caso, se despeja C de
la ecuación (12), de nue o haciendo uso del pun o de ope ación nominal. De es a o ma, se puede
consegui un lími e pa a de ini el condensado del il o:
𝐶≥1.71·1008·350·30000=2035nFEs a capacidad es ealmen e bas an e pequeña y en el mon aje se usa ían del o den de 𝜇F debido a la
disponibilidad de componen es en el labo a o io.
4.1.3 Escalado del con e ido eal
Vis o como se ía el diseño de los componen es y las ca ac e ís icas del con e ido de 20 kW, es e
no se ía implemen able con la uen e de 600 V, 2.6 A po la al a demanda de po encia que exige.
Pa a con inua , se op a po eescala el sis ema, de o ma que se sigan cumpliendo las condiciones
o iginalmen e impues as, pe o ambién sea implemen able a baja po encia. Así, se oman una ensión
base de 700 V y una po encia base de 20kW, que an a pe mi i ob ene los nue os alo es:
Mon aje o iginal Relación de paso Mon aje escalado
𝑉𝑖𝑛700 V ⟹·47⟹400 V
𝑉𝑁0350 V ⟹·47⟹200 V
Rango Ba e ía [300 V ; 400 V] ⟹·47⟹[171.43 V ; 228.57 V]
𝑃𝑁20 kW ⟹·122⟹909.09 W
Es as p ime as elaciones de paso se ob ienen imponiendo unos alo es del mon aje escalado de
meno po encia y cohe en es.
Además, el p opio eescalado modi ica ambién la ca ga R y los izados de la siguien e o ma:
Pa a es a explicación se an a conside a las a iables 𝑥𝑜 (o iginales) y 𝑥𝑒 (escaladas). De es e modo,
omando la ecuación (15), en la si uación o iginal se iene que:
Δ𝑜𝑖𝐿=𝑉𝑜0𝐿(1−𝐷)𝑇en [A](18)
4.1. Diseño del con e ido 39
Po lo an o, pa a pasa lo al sis ema escalado se debe aplica la elación de paso pa a la ensión,
mul iplica po 47, quedando: Δ𝑜𝑖𝐿=74𝑉𝑒0𝐿(1−𝐷)𝑇=74Δ𝑒𝑖𝐿en [A](19)A con inuación, el izado debe pasa se a an o po cien o, pa a ello se sigue con la exp esión, ob enida
a pa i de la Ley de Ohm y la exp esión de po encia:
𝐼𝑜0=(𝑉𝑜0)2𝑃𝑜en [A](20)Sob e es a se aplican las elaciones de paso pa a la po encia y ensión ( 122 y 47 espec i amen e),
quedando: 𝐼𝑜0=7·74·4·22(𝑉𝑒0)2𝑃𝑒=49352𝐼𝑒0en [A](21)Con odo es o, se exp esa el izado como:
Δ𝑜𝑖𝐿[%]=Δ𝑜𝑖𝐿𝐼𝑜0=22·4·4·77·7·4Δ𝑒𝑖𝐿𝐼𝑒0=446.125Δ𝑒𝑖𝐿[%](22)Aplicando la ley de Ohm y la ecuación (20) se ob iene ácilmen e el escalado de R:
𝑅𝑜=𝑉𝑜0𝐼𝑜0=22·4·4·77·7·4𝑉𝑒0𝐼𝑒0=446.125𝑅𝑒(23)También queda el izado de ensión, sin emba go, al usa la ecuación (12) se puede e que la elación
de paso de 𝑉𝑜0 y la de Δ𝑜𝑖𝐿 se cancela ían en e sí, haciendo que Δ𝑜𝑉0=Δ𝑒𝑉0. Es as ans o maciones
dan como esul ado la siguien e abla:
Mon aje o iginal Relación de paso Mon aje escalado
𝑅6.125 Ω⟹·446.125⟹44 ΩΔmax𝑖𝐿3% ⟹·446.125⟹21.55%
Δmax𝑉01% ⟹·1⟹1%
Se ecalca que el mo i o de es as elaciones de paso an peculia es es busca un ni el de ensión más
bajo, así como un alo de ca ga implemen able en el labo a o io y un ni el de po encia suminis able
po la uen e.
Con odo es o cla o ya se pueden elegi los componen es eales pa a el con e ido :
• En p ime luga , la bobina se calculó como L = 5 mH pa a una = 30 kHz. Sin emba go, debido a la
disponibilidad de componen es en el labo a o io, se an a mon a bobinas de L = 15 mH. Además,
se a a conmu a el sis ema a una = 10 kHz, que ambién es un alo adecuado pa a el ango de
po encias con el que se piensa abaja , man eniéndose así la elación.
• En segundo luga , de nue o debido a la disponibilidad de componen es, se usa un condensado de la
emp esa SEMIKRON [44] con capacidad nominal de 2200 𝜇F. An es de mon a los se ca ac e izan
adecuadamen e pa a asegu a el buen compo amien o del componen e. De es e modo, el alo eal
del condensado usado se C = 2000 𝜇F. El alo an ele ado de la capacidad hace que la dinámica
sea bas an e más len a, pe o ambién hace que el izado de la ensión sea p ác icamen e nulo.
40 Capí ulo 4. Cons ucción del sis ema
Todos los cambios aplicados hacen que los izados esul an es en el pun o de ope ación nominal sean:
Δ𝑖𝐿=14.67%<21.55%Δ𝑉0=0.0021%<1%Y pa a ecupe a los alo es del sis ema o iginal solo se ía necesa io mul iplica el izado de co ien e
po 6.125 y di idi en e 44. A con inuación, se plan ea una g á ica que compa a el sis ema o iginal
con el escalado:
Figu a 4.14: T ans o mación aplicada al con e ido
De es a o ma, con el alo de los componen es conocido, se puede lle a a cabo la ase de mon aje
usando los alo es asociados al diseño escalado:
𝐿=15mHC = 2000 𝜇𝐹R = 44 Ω
4.1. Diseño del con e ido 41
4.1.4 Fundamen o y p opiedades del in e lea ed
En gene al, los con e ido es de un solo módulo son buenos pa a usos de baja po encia y aplicaciones
de baja co ien e. Así, en la p esen e sección se expone la azón po la que cons ui el sis ema in e
lea ed, que pe mi e que cada uno de los módulos pueda segui man eniendo ensiones y co ien es
de abajo ela i amen e bajas y que el esul ado sea un equipo de al a po encia. T abaja con unas
magni udes más pequeñas ambién puede ayuda a ala ga la ida de los componen es, ya que cada
módulo se encon a ía en unas condiciones de abajo azonablemen e a o ables. El incon enien e
en es e caso es que equie e de un mayo núme o de componen es pa a su mon aje.
En cualquie caso, uno de los mo i os de mayo peso pa a cons ui es e ipo de sis emas es la
educción del izado de la co ien e o al ob enida. Es o ocu e debido a la compensación de los
izados de las co ien es indi iduales que da cada módulo.
Cuando se mon a un sis ema in e lea ed, el
p ocedimien o consis e en añadi módulos del
con e ido en pa alelo y pos e io men e lle a la
suma de odas las co ien es ob enidas a la ca ga
de salida. Pa a que es e mon aje sea en onces
bene icioso cada uno de los módulos debe es a
des asado de los an e io es, ya que en el caso con
a io, los izados de las co ien es se solapa ían
de la o ma más des a o able posible, aumen an
do el izado esul an e.
Con es a idea en men e, si se mon an es e apas
en pa alelo, y se usa una es a egia sencilla (des
ases equidis an es), las po ado as queda ían de
la o ma en la que se ep esen a en la Figu a 4.15. Figu a 4.15: Des ase de po ado as
De es e modo, pasa de 1 módulo a 3 equie e no solo de ajus a los des ases de po ado as, sino
sinc oniza co ec amen e cuando debe se la medición de cada una de las co ien es de cada módulo.
Si cada una se midiese en el mismo ins an e esul a ía en un sis ema muy inconsis en e de con ola ,
ya que al es a des asadas, cada co ien e es a ía en un pun o dis in o de la cu a ep esen ada en la
Figu a 4.9, haciendo que los cálculos ealizados a pa i de ese pun o sean poco ú iles.
El esul ado en las co ien es se p esen a en el g á ica de la Figu a 4.16, que es un esquema gené ico de
los esul ados de un in e lea ed. En ella puede e se que el solape de izados disminuye el esul an e,
como se expuso an e io men e. Además, el des ase in oducido en e módulos hace que la co ien e
o al in e p e e una ecuencia de conmu ación 3 eces mayo . Es as mejo as se analizan en de alle
en las p uebas de la Sección 7.2.
Figu a 4.16: Co ien es in e lea ed
42 Capí ulo 4. Cons ucción del sis ema
4.2 Fab icación de cables pe sonalizados
Du an e los siguien es apa ados de mon aje se han usado una g an a iedad de ipos de cables pa a
hace las conexiones. La g an mayo ía de es os han sido mon ados en el labo a o io a medida pa a
el p oyec o, po es a azón se incluye un apa ado que documen a el p oceso de ab icación de cada
cable que i á apa eciendo a lo la go de secciones p óximas. Los únicos cables usados en el p oyec o
que no han sido ab icados di ec amen e son cables dupon hemb amacho de 200 mm de la go.
4.2.1 Cables de hilos
En p ime luga , se p esen an los cables de hilos clásicos. Su
ab icación consis e en co a la longi ud de cable deseada,
pa a pos e io men e pela los ex emos de la cubie a y
enza los hilos de ambas. Finalmen e se c impa el conec o
deseado. Todo el p oceso se expone isualmen e en la Figu a
4.17, mien as que las he amien as usadas se encuen an en
la Figu a 4.26. Al e mina , se debe i a del conec o pa a
asegu a que la unión es i me y no acaba á po sol a se.
La sección del cable puede a ia en unción del pun o del
p oyec o en el que se empleen, así como los conec o es que
se usen. A con inuación, se p esen a el azonamien o de ás
de la elección de cada conec o (Figu a 4.17):
Figu a 4.17: Ensamblado del cable
•Conec o es en Y: Se usa pa a ex emos que quedan ijados con
o nillos pasan es, pe o que pueden es a suje os a muchos cam
bios du an e las p uebas. El conec o en Y pe mi e que no sea
necesa io desa o nilla el o nillo en e o cada ez que se quie a
modi ica el cableado.
•Conec o es en O: Se usa pa a ex emos que quedan ijados con
o nillos pasan es, pe o que una ez mon ados no se espe a que
es én cons an emen e siendo modi icados.
•Conec o es en I: Se usan pa a ex emos conec ados di ec amen e
a clemas o a o nillos pasan es donde no hay espacio ísico pa a
los conec o es an e io es. Figu a 4.18: Conec o es
4.2.2 Cables planos
La ab icación de los cables planos iene un p oceso que equie e un
poco más de a ención que el an e io . De nue o, se co a la longi ud
de cable deseada, eniendo en cuen a que el ex emo quede con un
co e limpio. El siguien e paso consis e en mon a el conec o , que
cons a de 3 piezas, 2 de ellas que pe mi en ija lo al cable y o a que
se encaja en las pes añas del conec o (la ubicada más a iba en la
Figu a 4.19). Sabiendo es o, p ime o se oman las 2 piezas de ijación
y se desplazan has a el pun o del cable donde se quie a si ua . La
he amien a a usa en es e caso pa a c impa es e conec o son unos
alica es, p e e iblemen e de pico de pa o (Sección 4.2.5). Figu a 4.19: Conec o es
4.3. Ensamblaje del con e ido 49
Figu a 4.40: Es an e de bobinas y esis encias Figu a 4.41: Es an e de capacidades de il o
4.3.2.4 O os es an es y conexiones
Bajo los es an es an e io es se ubican o os cuyo p opósi o es más gene al o simplemen e es poco
ele an e pa a el p esen e abajo. Cae en es a ca ego ía la bandeja de la uen e de alimen ación, que
se ubica en la base del a ma io pa a a enua lo máximo posible los uidos elec omagné icos que
pueda llega a gene a . También es á el o o con e ido ya mencionado en la Sección 4.3.2.1, el cual
se ubica bajo el ack de e apas de po encia cons uido pa a es e p oyec o. A pesa de su ubicación,
du an e los ensayos ealizados con el sis ema, es e o o con e ido pe manece á desconec ado, po
lo que ampoco con amina á los da os ob enidos, solo ac úa como elemen o es uc u al.
Con odos los es an es p epa ados el úl imo paso consis e en mon a los en sus espec i os huecos del
a ma io pa a pos e io men e conexiona los en e sí. El a ma io esul an e se puede e en la Figu a
4.42 y Figu a 4.43.
Figu a 4.42: A ma io comple o ( is a on al) Figu a 4.43: A ma io comple o ( is a ase a)
50 Capí ulo 4. Cons ucción del sis ema
Siguiendo con la misma dinámica de conexionado iniciada en secciones an e io es, se puede e como
los cables es án enzados y ijados po la es uc u a del a ma io, en un in en o de a enua los uidos
lo máximo posible.
En la Figu a 4.44 se p esen a un esquemá ico de un módulo del con e ido conec ado al comple o.
Nó ese que en es e caso, lo is o en es e esquemá ico es a ía iplicado, debido a que solo se han
cons uido los 3 módulos de una ama, y se han dejado los 3 módulos es an es sin ninguna apa amen a
conec ada.
Figu a 4.44: Esquema de un módulo ensamblado comple o
4.4 Ensamblaje del con olado
Con el con e ido comple amen e cons uido, solo al a mon a el con olado que lo gobie ne. De
es a o ma, el p esen e apa ado p esen a el ensamblado de un ack especí ico de con ol pa a la B
Boa d y las placas de con e sión ya p esen adas en el Capí ulo 2.
Los elemen os de los que se pa en son: un ack po piezas, la BBoa d, cables planos ab icados a
medida, cables dupon hemb ahemb a y las dis in as placas de con e sión.
El p ime paso consis e en lle a a cabo el mon aje del p opio ack (Figu a 4.45), al que se le
ins ala una uen e de alimen ación simé ica de ±15V, +5V y ie a (Figu a 4.46). El mon aje del
ack es simila al usado pa a los senso es, sin emba go, en es e caso se mon an 6 ca iles, 2 de ellos
especí icamen e ubicados pa a albe ga a la BBoa d.
Figu a 4.45: Rack mon ado
Figu a 4.46: Fuen e ins alada
Como se puede e , es os 2 ca iles mencionados an e io men e ocupan algo más de la mi ad del
ack. Y pe mi e encaja la BBoa d haciendo uso de dos placas auxilia es. Los 4 ca iles es an es se
ese an pa a las demás placas de op os y en adas analógicas. A con inuación, después de a o nilla
la uen e en el la e al más p oximo a la BBoa d, se p ocede a p epa a la placa de con ol pa a su
encaje en el ack.
4.4. Ensamblaje del con olado 51
La placa de con ol se p epa a colocando pines dupon ijados
en odos los conec o es hemb a e de de la BBoa d. De es a
o ma se consigue una conexión a odos los I/Os de la placa de
o ma e ical. En la Figu a 4.47 se puede e un ejemplo.
El siguien e paso consis e en mon a la BBoa d sob e las
placas auxilia es, haciendo uso de los aguje os de sus esquinas.
De es e modo, la a je a de con ol se apoya sob e la placa de
conexiones y o a placa de cob e, con las dimensiones de ancho
y la go su icien es pa a ocupa co ec amen e odo el aíl en el
que se pongan. Figu a 4.47: Pines ijados
Es e apoyo se consigue ya que las esquinas in e io es de ambas placas ienen soldados conec o es
bo na o nillo a 90º, que pe mi en ac ua como escuad as pa a sopo a i memen e la BBoa d. El
esul ado se puede e en la Figu a 4.48. Una ez a o nilladas con o nillos y a andelas de nylon, pa a
aisla la unión, se puede comenza con el conexionado de los pines usando cables dupon (Figu a
4.49). Pa a ello cada conjun o de pines debe conec a se a los I/Os co espondien es de la a je a de
con ol.
Figu a 4.48: BBoa d (sin cablea ) Figu a 4.49: BBoa d (cableada)
Con es e p ocedimien o se lle an odos los canales del DAC, del ADC, de los PWM y algunos GPI
a un acceso más ácil desde la placa de conexiones. Todos es os canales salen en cable plano pa a
conec a se a las placas que se an a ubica en los 4 aíles es an es. Con es o, es posible inse a el
bloque de la BBoa d, como se e en la Figu a 4.50.
Figu a 4.50: BBoa d mon ada en el Rack
52 Capí ulo 4. Cons ucción del sis ema
En la pa e ase a del ack (en el lado opues o a sus ale as) de cualquie a de los aíles se coloca la placa
de alimen ación, que cuen a con las en adas ±15V, 5V y ie a. Es as son suminis adas di ec amen e
desde la uen e del ack po medio de un cable de hilos, ambién son lle adas a odas las demás placas
po medio de cable plano (Figu a 4.51 y Figu a 4.52). Al en e de los aíles se colocan las dos placas
de emiso es óp icos, la placa de ecep o es óp icos y la placa de en adas analógicas.
Figu a 4.51: Placas es an es Figu a 4.52: Cableado plano de las placas
Con odo mon ado, esul a un equipo como el de la Figu a 4.53, con los siguien es I/Os pa a comuni
cación con el con e ido : 12 salidas óp icas, 4 en adas óp icas y 4 en adas RJ11 de 2 canales cada
una (Lo cual eque i á el uso de cables RJ con 2 conec o es en un ex emo y 1 conec o en el opues o).
Figu a 4.53: Cableado plano de las placas
4.4. Ensamblaje del con olado 53
Además, en la Figu a 4.54 se mues a el pinou comple o del ack de con ol de o ma esquemá ica.
Figu a 4.54: Pinou del ack de con ol
54 Capí ulo 4. Cons ucción del sis ema
Todo el mon aje queda como se mues a en la Figu a 4.55. Nó ese que los cables RJ11 (Sección 4.2.3)
y los op os (Sección 4.2.4) empleados es án conec ados unicamen e pa a mos a el mon aje inal
de o ma más cómoda. Pa a una ope ación eal el ack de con ol se mue e a la posición que le
co esponde, alejado del con e ido y u ilizando pa a ello unos cables de mayo longi ud.
Figu a 4.55: Con e ido y ack de po encia inal
55
5Código del con olado Es e capí ulo se dedica al desa ollo y explicación del código usado en el a je a de con ol. De
es a o ma, en las siguien es secciones se p esen an como se ob iene el con olado , del mismo
modo que como se implemen a en Simulink y como se pueden analiza pa áme os impo an es
usando las he amien as que o ece el ab ican e de la BBoa d.
5.1 Ob ención del algo i mo de con ol
Pa a ob ene el con olado se pa en de las ecuaciones calculadas en la Sección 4.1.1.2:
𝐷𝑉𝑖𝑛=𝑅𝑝𝑒𝑟𝑑𝑖𝐿+𝐿𝑑𝑑𝑡(𝑖𝐿)+𝑉0(24)𝐶𝑑𝑑𝑡(𝑉202)=𝑖𝐿𝑉0−𝐼0𝑉0(25)Con ambas es posible c ea un con olado en cascada, siendo el bucle in e no el de la co ien e
(dinámica ápida) y el bucle ex e no el de la ensión (dinámica len a).
Además del con olado , el código equie e de o os elemen os que di ijan y ges ionen la ac uación
sob e el equipo, así como la in e az usua iocon ol. Es os elemen os se mues an a con inuación:
5.2 Implemen ación en Simulink
El código comple o en bloques iene la es uc u a is a en la Figu a 5.1. En lo que es a de capí ulo se
explica en de alle la unción de cada pa e de es e código, siguiendo un o den de izquie da a de echa.
Además, se hace especial incapie en los bloques cuya implemen ación a ía al usa 1 o 3 módulos.
Figu a 5.1: Es uc u a usada pa a la p og amación isual de la BBoa d comple o
56 Capí ulo 5. Código del con olado
5.2.1 Bo one a
El p ime elemen o que se puede e en el código en bloque es el conjun o de los unable pa ame e s
más impo an es pa a maneja las acciones sob e el con olado . Todos es án inculados con los
elemen os del GUI pa a acili a el uso del equipo. La unción de cada pa áme o es:
• ON: Habili a el uncionamien o gene al de la BBoa d an o en
bucle abie o como ce ado.
• Re _Vou : Pe mi e ajus a el alo de la e e encia de ensión del
con olado .
• Rese _Con ol: Es un ese manual que pe mi e einicia los
in eg ado es y el e o acumulado en el con ol.
• Clea _Fallos: Es una a iable de con i mación que pe mi e sali
del es ado de allos pa a ol e al es ado de uncionamien o
no mal una ez esuel o un e o ocu ido.
•Pa áme os de con olado : Pe mi e ajus a los alo es de 𝑘𝑃 y
𝑘𝐼 de ambos con olado es mien as el código en bloques es á
ope ando.
• ManAu o: Pe mi e selecciona en e abaja en bucle abie o,
ijando un du y de o ma manual o en bucle ce ado. Figu a 5.2: Bo one a en bloques
5.2.2 Bloque de en adas analógicas
– Un solo módulo
El siguien e elemen o de g an impo ancia es el que se enca ga de la con igu ación de los ADC.
In e namen e cuen a con una se ie de con igu aciones de senso p eca gadas que hay que escoge
en unción de si se a a usa el disposi i o pa a HIL, el p o o ipo eal del con e ido o los alo es
de ADC po de ec o. La unción del bloque consis e en oma di ec amen e las señales analógicas
de los senso es ex e nos pa a inclui las al sis ema. Las señales con las que abaja es e bloque
independien emen e de es a en el sis ema de un solo módulo son: 𝑉𝑖𝑛, 𝑉𝑜𝑢𝑡, 𝑖𝐿1 , 𝑖𝐿2 e 𝑖𝐿3. Todas
son lec u as son ins an áneas y se co esponden espec i amen e con las a iables V𝑖𝑛, V0 e i𝐿 de
cada ama, is as en los esquemas de la Sección 4.1.1. Además, hay a iables que pe mi en lle a
es os alo es has a el Cockpi .
Figu a 5.3: En adas analógicas (módulo único)
– T es módulos in e lea ed
Es e es el p ime bloque que equie e de una modi icación adicional pa a la e sión in e lea ed. Se
debe a la necesidad de mues ea en 3 ins an es equides asados, lo que implica una se ie de modi i
caciones an o en el Bloque de con igu ación como en los ADC:
5.2. Implemen ación en Simulink 57
• Den o del Bloque de Con igu ación (Sección 3.1.4.2), se ajus a un sob emues eo de 3 mues as
equidis an es pa a un pe iodo de mues eo lo que hace que el nue o esquema de iempo sea el
mos ado en la Figu a 5.4.
• Po o o lado, en los ADCs des inados a ecoge las medidas de co ien e se habili a el his o ial de
has a 3 mues as an e io es. En el diag ama, se añaden una se ie de demul iplexo es pa a ges iona
que mues a debe escoge se pa a hace los cálculos en unción de la co ien e con la que se es é
a ando. Es o puede e se en la Figu a 5.5.
Figu a 5.4: Es uc u a de iempos (in e lea ed) Figu a 5.5: En adas analógicas (in e lea ed)
5.2.3 Bloque de en adas digi ales
Es e bloque iene el p opósi o único de moni o i
zación. En él se encuen a la con igu ación de al
gunas en adas GPI de la BBoa d. Ex e namen e a
es as en adas se conec an las en adas de allo que
p o ienen di ec amen e de las e apas de po encia.
Toda la in o mación que pueda da cada en ada
GPI se lle a a la in e az g á ica del Cockpi y se
usa pa a gene a un lag de e o . La lógica de los
allos de los PEB es negada, de ahí la elección de
la pue a NOR en el código de bloques, que se
mues a en la Figu a 5.6. Figu a 5.6: En adas digi ales
5.2.4 Máquina de es ados de ges ión
En gene al, el mic ocon olado iene la unción de ejecu a el con ol, pe o ambién debe de inclui
una o ma de ges iona los e o es y dis in os compo amien os que puede ene el sis ema. Pa a ello,
se in eg a una máquina de es ados ini os que lo di ija odo (Figu a 5.7):
An es de en a en p o undidad en los es ados, el subsis ema cuen a con una se ie de elemen os
adicionales. Po un lado, ges iona los e o es en el GUI po medio del uso de los Use aul . Los
e o es incluidos son, po el momen o:
• Re e encia de la salida mayo que la ensión de alimen ación cuando el bucle es á ce ado.
• Fallo en las e apas PEB.
Además, hay a iables des inadas a mos a el es ado en el que se encuen a an o la máquina de
es ado implemen ada como la máquina de es ado in e na de la BBoa d.
58 Capí ulo 5. Código del con olado
Figu a 5.7: Subsis ema máquina de es ados
En ando aho a en el diseño de la p opia máquina de es ados (Sección 3.1.3) se iene lo siguien e:
Las en adas son, en el o den en que apa ecen en la Figu a 5.7: lag de e o es, inicio del unciona
mien o, ese eo del con ol, ese eo de e o es, es ado de simulación, es ado de la BBoa d.
A con inuación, se p esen an los es ados c eados:
• ESPERA_INICIO: Es el es ado en el que comienza el uncionamien o, en él an o las salidas PWM
como el con ol es án desac i ados. Se a a de un es ado de espe a pa a comp oba si el código de
bloques es á en modo de simulación.
• MODO SIMULACIÓN: Si el simulink es á en modo simulación se habili an las salidas PWM y el
con ol de o ma pe manen e. Es e es ado pe mi e p oba po simulación odo el sis ema, excep o
el compo amien o an e e o es eales.
• REPOSO: Si el simulink no es á en modo simulación en ESPERA_INICIO se pasa a es e es ado,
que es esencialmen e idén ico a es e úl imo. La p incipal di e encia es que odos los bo ones de la
Bo one a del GUI se án uncionales en iempo eal y p o oca án ansiciones hacia o os es ados.
• MARCHA: Mien as se es é en el es ado REPOSO y se ac i e el bo ón de inicio, siemp e que no
haya ningún e o se en a en es e nue o es ado. En él se habili an an o las salidas PWM como
el con ol, lo que implica que es e úl imo se pueda ac i a y desac i a con el bo ón de ManAu o.
Desac i ando el bo ón de inicio se uel e al es ado de REPOSO.
• RESET_MANUAL_CONTROL: Es e es ado pe mi e ol e del es ado de MARCHA al de
REPOSO de o ma manual einiciando los in eg ado es. En p incipio, siemp e que se uel a al
modo de eposo hay un ese au omá ico, pe o se añade es a uncionalidad pa a depu ación.
•FALLO: Si du an e la MARCHA o el REPOSO ocu e algún e o de los an e io es mencionados o
p opio de la BBoa d (p o ocando el cambio de su es ado en el bloque co e) se en a en es e es ado.
El es ado se man iene has a que el e o se solucione. En cuan o es o ocu e se pasa a un es ado de
con i mación CLEAR_FALLO.
• CLEAR_FALLO: Se en a en es e es ado siemp e que se soluciona un allo. Pa a sali de es e
es ado y ol e a REPOSO es necesa io con i ma que se ha solucionado el e o con el bo ón
de Clea _Fallos.
65
6P epa ación pa a las p uebasEn los dos capí ulos siguien es se encuen a ecogido odo lo e e en e a las p uebas y alidaciones
hechas con el sis ema cons uido. Es e p ime capí ulo si e de in oducción a las dis in as
me odologías empleadas. De es a o ma, se comienza po la simulación, que ya se ha mencionado
en o os apa ados. Se con inúa con mé odos basados en Ha dwa e In he Loop y inalmen e se
p esen an las p uebas con el sis ema eal ab icado. El obje i o de es a p ime a pa e es deja cla o las
condiciones en las que se encuen a el equipo en cada si uación, así como comen a el p ocedimien o
empleado en cada caso. De es a o ma, las p opias p uebas no comenza án has a el Capí ulo 7. Aun así,
cabe ecalca que a lo la go de ambos capí ulos se ha á uso de las he amien as de Impe ix expues as
a lo la go del documen o.
6.1 Simulación
Se empieza en onces po la he amien a más básica en lo que a comp obación se e ie e. En es e
caso, al es a la simulación basada en la plan illa que o ece Impe ix, se an a expone cie as
conside aciones en la o ma de implemen ación del conjun o de bloques del ab ican e.
6.1.1 Conside aciones pa a la simulación
Las simulaciones son ia Simulink y p incipalmen e
pe mi en analiza como se á la dinámica del con o
lado con el modelo usado pa a el sis ema eal. En
p incipio, no se iene acceso al so wa e Cockpi ,
sin emba go, desde los bloques unable pa ame e
se pueden es ablece los alo es conc e os deseados
y el ins an e de simulación en el que es os deben
aplica se, como se puede obse a en la Figu a 6.1. Figu a 6.1: Tunable pa ame e s en simulación
Pa a en a en el modo de simulación de un código de con ol basado en las plan illas de Impe ix,
simplemen e se debe ajus a la consigna de Model execu ion pu pose del bloque de con igu ación
como Simula ion (Figu a 6.2). Es o habili a el subsis ema Plan ue a del subsis ema de con ol,
Con olle . En él se encuen a el modelo del con e ido que se p e ende simula , que en es e caso
se án los p esen ados en la Sección 4.1.
Figu a 6.2: Bloque de con igu ación Figu a 6.3: Subsis emas del empla e de Impe ix
66 Capí ulo 6. P epa ación pa a las p uebas
El uncionamien o en conjun o de ambos subsis emas es el siguien e:
En la plan a se calculan los alo es de las co ien es y ensiones del ci cui o necesa ias pa a el con ol.
Es as se en ían al subsis ema con olado donde, a pa i de la ley de con ol que se es é u ilizando, se
ob iene el du y cycle a aplica . Es e du y se en ía de nue o a la plan a, pa a ecalcula las magni udes
eléc icas. El esquema de uncionamien o se puede e en la Figu a 6.3.
En el modo simulación, los bloques de ADC y PWM
es án pensados pa a ecibi o en ia odos los alo es
an e io men e mencionados como señales de Ma lab.
Es o es po medio de los pue os nomb ados como
Sim, lo que acili a el paso ápido de un código de
simulación a un código eal pos e io . Figu a 6.4: Uso de la en ada
de Sim del ADC
Po o o lado, indagando aho a en el compo amien o del código de con ol implemen ado, si se
ecue da de la Sección 5.2 las máquinas de es ado usadas, an o del con olado como la in e na
de la BBoa d, es as ienen un compo amien o especial pa a la simulación. Así, en el momen o en
el que se en a en modo simulación ambas máquinas de es ado se quedan en bucle en un mismo
es ado que pe mi e el uncionamien o pleno del sis ema como si no hubie a ningún e o . Es o es
ú il, ya que pe mi e simula el compo amien o no mal del sis ema, sin emba go, es á limi ado en el
sen ido de que no pe mi e comp oba como se compo a el bloque de con ol an e allos (sin hace
g andes modi icaciones en la máquina de es ado). El es o del código de con ol si que iene un
compo amien o simila al que end ía en una si uación eal.
6.2 Técnicas Ha dwa e In he Loop (HIL)
La simulación pe mi e alida el sis ema de o ma muy eó ica, siendo un mé odo de p ueba muy ú il,
sin emba go, en la alidación p ác ica pueden sucede algunos allos o acon ecimien os inespe ados
di íciles de p e e solo con simulaciones. Po es a azón se da un paso más, y se emplean écnicas de
HIL. Es as consis en en el uso de un sis ema eal, en es e caso el disposi i o OP4510 de OPALRT,
que puede simula el compo amien o del con e ido eal pe mi iendo hace p uebas más ce canas
a la ealidad, sin necesidad de pone en iesgo los componen es del sis ema eal. Es e ace camien o
pe mi e incluso el diseño di ec o de los pa áme os del con olado eliminando la posibilidad de que
los e o es come idos engan consecuencias g a es.
6.2.1 P epa ación pa a las p uebas HIL
En es e caso, no es an di ec o como la simulación, sino que equie e de calib aciones, así como de
cablea co ec amen e ambos equipos. Po o o lado, desde la pe spec i a de la BBoa d, abaja con
un con e ido eal o con la OP4510 es indi e en e, ya que en ambas simplemen e se usa la unción
gene a código. Po ello es posible usa el Cockpi pa a moni o iza lo odo.
6.2.1.1 Conside aciones con la OP4510
Pa a que la OP4510 pueda compo a se como el con e ido eal, se á necesa io implemen a el
modelo que se in odujo en la Sección 4.1. Pa a ello, se hace uso de su so wa e RTLAB, que ambién
pe mi e el uso de Simulink, aunque su u ilización no es el p opósi o de es a sección. Un aspec o
impo an e a ene en cuen a pa a p epa a la OPAL es que los angos de las mediciones que gene e
deben se simila es a los del modelo eal, pa a que así la calib ación de la OP4510 y, pos e io men e,
del equipo eal engan magni udes simila es, esul ando así más sencillo y cohe en e el p oceso.
6.2. Técnicas Ha dwa e In he Loop (HIL) 67
Los ex emos de los angos de los senso es son po diseño:
𝑅𝑉𝜖[0;820]V𝑅𝐼𝜖[0;12.3]AEl azonamien o seguido pa a ob ene los se encuen a p esen e en la Sección 2.3.3.
6.2.1.2 Conside aciones en el Rack de con ol
Una ez la pa e so wa e de la OP4510 es á lis a, es necesa io adecua el ha dwa e del ack de la B
Boa d con el que u iliza la OPAL. Pa a es e caso, se a a usa como e e encia el equipo p epa ado
en el labo a o io pa a la OP4510, mos ado en la Figu a 6.5 y esquema izado en la Figu a 6.6.
Figu a 6.5: OP4510 mon ada con su ack
de comunicaciones
Figu a 6.6: Esquema del ack de comunicaciones
de la OP4510 desde la is a de la Figu a 6.5
• En p ime luga , hay que ene en cuen a la nume ación de en adas y salidas de cada equipo a la
ho a de conec a los en e sí. En el caso del ack de la OP4510, la nume ación a de abajo a a iba,
mien as que en el caso de la BBoa d, a de a iba a abajo. El obje i o es que la asignación de
pue os en los espec i os so wa es sea cohe en e con la conexión ha dwa e usada, de ahí que haya
mul iples combinaciones álidas. El esul ado del conexionado se mues a en la Figu a 6.7.
Figu a 6.7: Conexión de los acks Figu a 6.8: Esquemá ico de las conexiones
Hay que ene en cuen a que en es e caso, los cables que unen en adas analógicas de la BBoa d y
salidas analógicas de la OP4510 son RJ11 con conec o es en igual sen ido. En la Figu a 6.8 se pueden
e las conexiones usadas, ep esen ando cada canal con un colo . Cada colo en un ack co esponde
al mismo en el o o, de o ma que no hay colo es epe idos (es deci , no hay cables que ayan a a ios
pun os de un mismo ack).
68 Capí ulo 6. P epa ación pa a las p uebas
• En segundo luga , hay que conside a como conec a
ambos equipos a una ie a común, ya que es a no se
compa e po ningún cable. La p oblemá ica es á ade
más en que cada ack iene su p opia uen e de ensión
simé ica de ±15V (con sus impe ecciones co espon
dien es). Po es o, no es posible conec a di ec amen e
las ie as de ambos ci cui os sin algunas modi icacio
nes. Así, du an e las p uebas de HIL, la placa de en adas
analógicas del ack de la BBoa d se desconec a del
cable plano de alimen ación, dejando al menos un pin
de la ie a y haciendo que solo eciba la alimen ación
de ±15V de la OPAL po el cable RJ11. Figu a 6.9: Conec o pa a uni las ie as
De es e modo, las ie as de ambos acks se pueden uni po un cable de hilos, como se e en la Figu a
6.9. En es a igu a se e además el conec o añadido, en el ack de la BBoa d (habiendo uno simila
en el de la OP4510), que pe mi e simpli ica la unión cada ez que sea necesa io u iliza el HIL. De
es a mane a ya no hab ía ningún pun o en el que las alimen aciones de ambos acks se en en en.
6.2.1.3 Calib ado pa a la OP4510
Finalmen e, en los bloques ADC del código de bloques de la BBoa d se á necesa io ca ga los alo es
de un p oceso de calib ado pa a la OP4510. En es e caso, dado que la cadena de medición que hay
en e la OPAL y la BBoa d se puede ap oxima bien linealmen e, bas a con ealiza una es imación
de la ec a de calib ación po medio de a ios pun os, como se e en la Figu a 6.10. En es a g á ica
se ep esen a en azul la elación ideal que se espe a ía y en ojo la elación eal debido a la cadena de
medición que hay de po medio.
012345
Tensión is a en la B-Boa d [V]
0
200
400
600
800
Tensión que da la OPAL [V]
Calib ado pa a la ensión en la OPAL
elación ideal
elación eal
da os expe imen ales
012345
Tensión is a en la B-Boa d [V]
0
2
4
6
8
10
12
Co ien e que da la OPAL [A]
Calib ado pa a la co ien e en la OPAL
elación ideal
elación eal
da os expe imen ales
Figu a 6.10: Rec as de calib ado pa a la ensión y la co ien e (OP4510)
Los alo es a ca ga pa a los senso es de ensión y pa a los senso es de co ien e son los siguien es:
𝑆𝑣=0.0058[VV]O 𝑣=−0.0123[V]𝑆𝑖=0.3930[VA]O 𝑖=−0.0144[V]En es e caso, la calib ación es muy sencilla ya que que se puede conside a que las cadenas de
medición de ensión y co ien e son odas iguales. Es o es posible debido a que, en de ini i a, la OPAL
con ie e alo es in e nos di ec amen e a un alo de ensión den o del ango de ±15V con muy
poco uido. Es os alo es de ensión llegan has a la BBoa d a a és de caminos compues os po los
mismos ipos de componen es.
Es impo an e ambién que el calib ado se haga espec o al ins umen o que se conside e que es á
dando la medida eal. En es e caso, la medida de ensión y co ien e in e na de la OP4510.
6.3. P uebas con el p o o ipo eal del con e ido 69
6.3 P uebas con el p o o ipo eal del con e ido
Si se ha hecho un uso co ec o del HIL, la secuencia a segui se ía an sencilla como conec a el
ack de con ol al con e ido , ac i a el con olado y que idealmen e es e comience a da esul ados
cohe en es sin mos a ningún incon enien e. Sin emba go, siemp e es bueno ene en cuen a una
se ie de p ocedimien os an es de ce a el lazo de con ol.
6.3.1 P epa aciones p e ias
Al igual que pasaba al p epa a la OP4510 pa a el HIL, aquí ambién es necesa io un cableado co ec o
de los senso es, así como un calib ado. Además, nue amen e el Cockpi uel e a se muy ú il pa a
isualiza odas las a iables e in e ac ua con el con olado ápidamen e. Sob e odo, es muy ú il
pa a e si hay algún incon enien e en las e apas de con ol, o si hay alguna a iable in e na que no
eacciona como debe ía en el mon aje eal.
6.3.1.1 Conside aciones pa a los senso es
En la Sección 2.3.3 se eía que cada uno de los senso es cuen a con un pue o de salida RJ11 indi idual
con señales +15 V, −15 V y da a que se en ían po pines duplicados. Po o o lado, las placas de
en adas analógicas cuen an con una señal de da a que no es doble. Así, la comunicación de es as
dos placas equie en de un cable RJ11 con doble conec o en un ex emo y un único conec o en el
o o. Su mon aje es simila al expues o en la Sección 4.2.3, y además debe á ene los conec o es de
cada ex emo in e idos en e sí. De es a o ma, 2 conec o es RJ11 de los senso es llegan a un único
conec o RJ11 de las en adas analógicas (que co esponde ía a 2 canales dis in os).
6.3.1.2 Conside aciones pa a el cableado
Teniendo en cuen a lo mencionado en la sección an e io espec o a los cables RJ11 y sabiendo que
aho a se ía necesa io conec a ambién las señales de allo y dispa o de los PEB, se p opo ciona un
esquema de la conexión en e el ack de po encia y el ack de con ol en la Figu a 6.11:
Figu a 6.11: Esquemá ico de conexiones eales (1 sola ama)
70 Capí ulo 6. P epa ación pa a las p uebas
Como en esquemas an e io es, se usan colo es pa a indica que conec o es de cada ack es án conec
ados en e sí. Nó ese que el Rack de Po encia se ha esquema izado, en el mon aje eal los conec o es
óp icos es án en la pa e on al, mien as que los conec o es RJ11 es án en la pa e pos e io .
Cabe des aca ambién que cada PEB ha sido ep esen ado con solo 3 en adas óp icas, en o den
descenden e se ian: señal de dispa o no mal, señal negada y señal de allo. En el caso de las placas
de senso es no hay luga a con usión, ya que se indica la medida que oma cada canal.
6.3.1.3 Calib ado de los senso es
En es e caso, los ADCs de la placa oman las medidas de senso es eales, no de un “emulado ” como
ocu e con la OPAL. Es o in oduce uen es de e o dis in as pa a cada uno de los senso es mon ados
en las placas, po lo que hace necesa io un calib ado indi idual de cada uno de ellos. A con inuación,
se mues an los calib ados de los 2 senso es de ensión y de los 3 senso es de co ien e.
En cada g á ica se ep esen a en azul la elación ideal que end ía el senso si su sensibilidad ue a la
ideal y su o se nulo. En ojo se ep esen a la elación ob enida expe imen almen e.
•Senso es de Tensión:
012345
Tensión is a en la B-Boa d [V]
0
100
200
300
400
500
600
700
800
Tensión que lee el senso 1 [V]
Calib ado pa a el senso de ensión 1
elación ideal
elación eal
da os expe imen ales
012345
Tensión is a en la B-Boa d [V]
0
100
200
300
400
500
600
700
800
Tensión que lee el senso 2 [V]
Calib ado pa a el senso de ensión 2
elación ideal
elación eal
da os expe imen ales
Figu a 6.12: Rec as de calib ado pa a la ensión (Sis ema Real)
Los esul ados de calib ación de los senso es de ensión pa a el con e ido eal se mues an en la
Figu a 6.12. En ella se puede e como ambos ienen unas ca ac e ís icas muy simila es pe o no
idén icas, debido a las impe ecciones que pueda ene cada uno, al con a io de lo que pasaba con la
calib ación de la OP4510.
Los alo es a ca ga pa a los senso es de ensión en el código de con ol son:
𝑆𝑣1=0.0061[VV]O 𝑣1=0.0009[V]𝑆𝑣2=0.0060[VV]O 𝑣2=0.0165[V]•Senso es de Co ien e:
012345
Tensión is a en la B-Boa d [V]
0
2
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8
10
12
Co ien e que lee el senso 1 [A]
Calib ado pa a el senso de co ien e 1
elación ideal
elación eal
da os expe imen ales
012345
Tensión is a en la B-Boa d [V]
0
2
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6
8
10
12
Co ien e que lee el senso 2 [A]
Calib ado pa a el senso de co ien e 2
elación ideal
elación eal
da os expe imen ales
012345
Tensión is a en la B-Boa d [V]
0
2
4
6
8
10
12
Co ien e que lee el senso 3 [A]
Calib ado pa a el senso de co ien e 3
elación ideal
elación eal
da os expe imen ales
Figu a 6.13: Rec as de calib ado pa a la co ien e (Sis ema Real)
6.3. P uebas con el p o o ipo eal del con e ido 71
En es e caso, los alo es a ca ga en los bloques son:
𝑆𝑖1=0.3997[VA]O 𝑖1=0.0137[V]𝑆𝑖2=0.3893[VA]O 𝑖2=0.0249[V]𝑆𝑖3=0.3873[VA]O 𝑖3=0.0218[V]Des aca que el calib ado ealizado pa a el sis ema eal (Figu a 6.13) no se á an exac o en el iempo,
como ocu e al ez con la OPAL. Es o se debe a que, pa a ob ene las medidas, se usan componen es
como esis encias, cuyo alo puede a ia po culpa de inc emen os de empe a u a gene ados en el
p opio con e ido , apa eciendo así cie as de i as.
72
7P uebas y esul adosEs e capí ulo se dedica a los expe imen os ealizados a pa i de las p epa aciones expues as en el
capi ulo an e io . A con inuación, se p esen an odas las p uebas ealizadas con un solo módulo y
con el sis ema in e lea ed de 3 módulos.
Todas se lle an a cabo pa a el ni el de ensión 𝑉𝑖𝑛 = 400V. Es o es debido al escalado ealizado
du an e la Sección 4.1.3 pa a lidia con la limi ación de la uen e de ensión de baja po encia que se
emplea. El ango de la ba e ía después del escalado es [171.43V ; 228.57V], sin emba go pa a pone a
p ueba el sis ema se usa á un ango de [150V ; 200V]. Con es o, se plan ea el modelo de expe imen o
desc i o en la Figu a 7.1. Además, se ecoge oda la in o mación de in e és pa a la eplicación de los
expe imen os en la Tabla 7.1.
Figu a 7.1: Esquema de los expe imen os
Símbolo Valo Desc ipción
𝑉𝑖𝑛400 V Tensión de alimen ación del con e ido (escalado)
𝑉𝑚𝑎𝑥0200 V Tensión de salida mínima admisible po la ba e ía (escalado)
𝑉𝑚𝑖𝑛0150 V Tensión de salida mínima admisible po la ba e ía (escalado)
Δ𝑚𝑎𝑥𝑖𝐿21.55% Rizado de co ien e máximo admisible po diseño (escalado)
Δ𝑚𝑎𝑥𝑉01% Rizado de ensión máximo admisible po diseño (escalado)
𝑅44 ΩResis encia de ca ga del con e ido
𝐿15 mH Induc ancia de salida del con e ido
𝐶2000 𝜇FCapaci ancia de salida del con e ido
𝑓10 kHz F ecuencia de conmu ación del equipo
𝑇𝑠100 𝜇sTiempo de mues eo del con olado
𝑇𝑠𝑖𝑚1 𝜇sPaso de in eg ación pa a el ci cui o en simulación
𝐾𝑝10.015 WV2Ganancia p opo cional del con olado de ensión
𝐾𝑖10.7 WV2·sGanancia in eg al del con olado de ensión
𝐾𝑝215 VAGanancia p opo cional de los con olado es de co ien e
𝐾𝑖23000 VA·sGanancia in eg al de los con olado es de co ien e
Tabla 7.1: Pa áme os de in e és pa a los expe imen os
7.1. P uebas pa a un solo módulo 73
7.1 P uebas pa a un solo módulo
El p ocedimien o seguido es el siguien e: P ime o se p esen a la simulación del módulo, donde se
alidan eó icamen e los izados y iempos ob enidos. A con inuación, se p esen an los esul ados
median e écnicas HIL, donde se espe a analiza una espues a del con olado más p óxima a la eal.
Finalmen e, con los expe imen os eales se analizan an o los esul ados de ensión y co ien e como
la medición de los senso es, pa a e alua el co ec o uncionamien o del lazo comple o.
7.1.1 Validación po simulación
De es e modo, se inicia la alidación con el expe imen o expues o en la Figu a 7.2, que se a a
segmen a pa a analiza lo en de alle. Aun así, como p ime a obse ación gene al, des aca el ansi
o io de las co ien es, que debido al izado gene a una se ie de picos oscilan es.
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Tensión [V]
Seguimien o en Tensión
Vou
Re
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Co ien e [A]
Seguimien o en Co ien e
iL1
Re
Figu a 7.2: Simulación comple a
Figu a 7.3: Cie e de lazo (Simulación)
Se oma en p ime luga el cie e de lazo (Figu a 7.3), en el que se puede e un compo amien o
ab up o que pe u ba inicialmen e el seguimien o de la e e encia en ensión. Es o es debido a que la
e e encia en co ien e empieza a gene a se solo as el cie e del lazo y a da en es abiliza se unos
250ms. La solución más inmedia a se ía añadi un an iwindup que pe mi a una ansición sua e en e
el modo manual y el au omá ico, sin emba go, como no se gene an picos impo an es po el momen o
se ha decidido no complica el con ol pa a el sis ema escalado.
Una ez llega al égimen pe manen e se iene un Δ𝑖𝐿=19.63%<21.55%, que cumple especi ica
ciones aun habiendo aumen ado el ango de abajo eal po debajo del alo mínimo).
74 Capí ulo 7. P uebas y esul ados
Figu a 7.4: Subida de e e encia (Simulación)
La siguien e es la dinámica de subida (Figu a 7.4), con un sal o de e e encia del 25% del ango de
en ada. El iempo de es ablecimien o de la salida en ensión es en es e caso de unos 200 ms.
Po o o lado, en el égimen pe manen e se iene un izado Δ𝑖𝐿=15.91%<21.55%.
Figu a 7.5: Bajada de e e encia (Simulación)
La úl ima es la dinámica de un cambio de e e encia hacia abajo un 25% del ango de en ada (Figu a
7.5). El pun o de ope ación que se ecupe a es el mismo en el que se inicia el expe imen o, po
an o cab ía espe a un izado simila al del cie e de lazo: Δ𝑖𝐿=20.14%<21.55%. El iempo de
es ablecimien o además uel e a se en o no a 200 ms.
Analizando ambas dinámicas en conjun o, lo impo an e es la ausencia de picos b uscos, que son los
que pod ían daña la elec onica o hace que las p o ecciones sal en pa a p o ege al equipo. De es e
modo, eó icamen e se espe an unas dinámicas sua es, con le es sob eoscilaciones.
7.2. P uebas pa a los 3 módulos in e lea ed 81
7.2.2 Validación HIL
Se pasa aho a al análisis del HIL, en el que no solo se an a es udia los izados, sino que ambién se
an a compa a las ecuencias a las que conmu a la co ien e de una ama y la o al.
Como ya se enía haciendo en la sección an e io , las g á icas se han ex aído con el osciloscopio
del Cockpi y se han expo ado a Ma lab. Adicionalmen e, se usa un osciloscopio ex e no pa a e y
compa a los izados.
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Tensión [V]
Cie e de lazo (Tensión)
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Co ien e [A]
Cie e de lazo (Co ien e)
iL
Re ( o al)
iL1
Re ( ama)
Figu a 7.20: Cie e de Lazo (HIL In e lea ed)
La p ime a g á ica que se p esen a es el cie e de lazo (Figu a 7.20). Es necesa io hace no a que
las ensiones siguen a ándose de o ma p omediada, sin emba go, las co ien es se han ajus ado de
o ma indi idual, ya que el modo de p omediado no es compa ible con el modo his o ial del ADC
(Sección 3.1.4.2). Po es a azón es posible e los izados de co ien e. A pa e de es o, el iempo de
es ablecimien o se sigue man eniendo en 200 ms.
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Tensión [V]
Subida de e e encia
Vou
Re
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Co ien e [A]
iL
Re ( o al)
iL1
Re ( ama)
Figu a 7.21: Subida de e e encia (HIL In e lea ed)
La siguien e uel e a se la dinámica de subida (Figu a 7.21). En es a g á ica ya se pueden e más
en ajas del in e lea ed: La sob eoscilación en co ien e es mucho meno , lo cual siemp e es bueno
pa a la ida ú il de los componen es.
82 Capí ulo 7. P uebas y esul ados
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Tensión [V]
Bajada de e e encia
Vou
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Co ien e [A]
iL
Re ( o al)
iL1
Re ( ama)
Figu a 7.22: Bajada de e e encia (HIL In e lea ed)
A con inuación, se p esen a la dinámica de bajada (Figu a 7.22). En ella se uel e a e el mismo
compo amien o que en la subida, con un iempo de es ablecimien o simila .
En gene al, el HIL mues a un compo amien o del sis ema muy adecuado a lo que se espe aba. Cabe
des aca que el con olado implemen ado es el mismo que se usaba con un solo módulo y que en su
momen o se calculó i e ando con el HIL.
Pa a e mina con el HIL, se p esen an los izados de co ien e en los dos pun os de ope ación
abajados (𝑉0=150V y 𝑉0=200V):
Figu a 7.23: Régimen Pe manen e (𝑉0=150V) Figu a 7.24: Régimen Pe manen e (𝑉0=200V)
Inicialmen e, ya se puede e como la conmu ación de la co ien e o al es 3 eces más ápida que en
la de una sola ama, lo cual es una de las p opiedades del in e lea ed. Además, el izado de las amas
uel e a se g ande, siendo en cada g á ico espec i amen e Δ𝑖𝐿1,2,3=44.96% y Δ𝑖𝐿1,2,3=39.37%.
Sin emba go, el impo an e es el izado o al, que uel e a ene la educción espe ada, siendo sus
alo es espec i os Δ𝑖𝐿=5.4% y Δ𝑖𝐿=5.38%, que además son meno es que los ob enidos en
simulación.
7.2. P uebas pa a los 3 módulos in e lea ed 83
7.2.3 Validación expe imen al en el p o o ipo
Los esul ados ep esen ados a con inuación son los más impo an es del p oyec o, ya que son los
que mues an el alo de la con igu ación in e lea ed y sus p opiedades. La me odología de ep e
sen ación es idén ica a la que se ha seguido en el apa ado an e io del HIL.
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Tensión [V]
Cie e de lazo (Tensión)
Vou
Re
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Co ien e [A]
Cie e de lazo (Co ien e)
iL
Re ( o al)
iL1
Re ( ama)
Figu a 7.25: Cie e de lazo (Real In e lea ed)
P ime o se iene el cie e de lazo (Figu a 7.25), que en es e caso se puede e que iene un iempo
de es ablecimien o de un poco más de 200 ms, algo espe able, ya que aho a se es á a ando con el
sis ema eal.
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Tensión [V]
Subida de e e encia
Vou
Re
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Co ien e [A]
iL
Re ( o al)
iL1
Re ( ama)
Figu a 7.26: Subida de e e encia (Real In e lea ed)
La siguien e es la dinámica de subida (Figu a 7.26), con un es ablecimien o meno de 200 ms,
pe o una sob eoscilación algo más no o ia que la es imada en el HIL. Aún así, se puede e que la
o ma ob enida es simila a la espe ada. La sob eoscilación en la co ien e es ambién algo mayo ,
asemejándose más a la es imada po simulación. En cualquie caso la dinámica se co esponde de
una o ma bas an e buena a odo lo is o an e io men e.
84 Capí ulo 7. P uebas y esul ados
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Bajada de e e encia
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Re
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Co ien e [A]
iL
Re ( o al)
iL1
Re ( ama)
Figu a 7.27: Bajada de e e encia (Real In e lea ed)
A con inuación, es á la dinámica de bajada (Figu a 7.27), que p esen a los mismos asgos des acables
que la dinámica de bajada, siendo en es e caso algo más p onunciados pe o su icien emen e acep a
bles. Pa a acla a de ini i amen e las p opiedades del in e lea ed se p esen an los izados de co ien e
en los dos pun os de ope ación abajados (𝑉0=150 V y 𝑉0=200 V), y además en la Figu a 7.30 se
p esen a el espec o de ecuencia de la co ien e o al.
Figu a 7.28: Régimen Pe manen e (𝑉0=150 V) Figu a 7.29: Régimen Pe manen e (𝑉0=200 V)
En p ime luga , con los izados de co ien e se pueden e que eapa ecen los a e ac os debido al
ins umen o de medida. Incluso se puede e la in luencia de una ama en las demás. En cualquie
caso, si se analizan los izados cuan i a i amen e se iene pa a las amas espec i amen e Δ𝑖𝐿1,2,3=66.67% y Δ𝑖𝐿1,2,3=53.62%. Pa a las co ien es o ales en cambio se ienen los izados de Δ𝑖𝐿=5.91% y Δ𝑖𝐿=5.69%, que son p ác icamen e los p e is os con el HIL.
En segundo luga , a la is a del espec o de la Figu a 7.30, se puede e como la ecuencia de 10
kHz (ma cado po el cu so X1) es á muy a enuada, a unos −65 dBV, mien as que el a mónico de
30 kHz es el p incipal (cu so X2) con una a enuación de an solo −30 dBV, siendo p ác icamen e 10
eces mayo en escala na u al. Es o pe mi e jus i ica el hecho de que la co ien e o al conmu e 3
eces más ápido que la de una sola ama.
7.2. P uebas pa a los 3 módulos in e lea ed 85
Figu a 7.30: Espec o en ecuencia de la co ien e o al
7.2.4 In luencia en las mediciones del in e lea ed
An es de da po e minados los expe imen o se p e ende compa a como son las mediciones de los
senso es en cada caso, pa a hace no a la in luencia del uido EMI en el equipo. Du an e el mon aje
se ha a ado de se lo más esc upuloso posible pa a mengua lo, sin emba go, a con inuación se puede
e su in luencia:
Figu a 7.31: Medida de 𝑖1 en módulo único Figu a 7.32: Medida de 𝑖1 en in e lea ed
En la Figu a 7.31 se puede e como la conmu ación a ec a le emen e, más allá de los picos
p oducidos de al a ecuencia que son il ados. Sin emba go, en la Figu a 3.4 se puede e como las
conmu aciones de las o as amas a ec an en la medida de la co ien e de una ama. Es o es en pa e
ine i able pe o pod ían emplea se écnicas de aislamien o y il ado pa a educi lo.
86
8Conclusión y lineas u u as de in es igación8.1 Conclusiones
A lo la go de odo el p oyec o sal a a la is a lo complejo que esul a el diseño de con e ido es.
Es o se puede e en los mul iples condicionan es que se han ido eniendo, no solo a ni el de
especi icaciones, sino ambién en cuan o a los componen es que se podían usa o incluso las elaciones
conc e as que debían ene , pa a que es as casasen co ec amen e con pa áme os como la ecuencia
de conmu ación o la alimen ación disponible. Tales han ido siendo es os condicionan es que en un
de e minado pun o del p oyec o ue necesa io escala el diseño pa a pode lle a lo a la ealidad.
Siguiendo en es a linea, con es e p oyec o se ha ap endido ambién que la disposición de los cables
puede supone un ac o de e minan e en cuan o al uido que se end ía en los esul ados del equipo.
Es o ue za que la o ganización de los componen es y sus cableados deban gua da un cie o o den,
pa a in en a a enua los uidos elec omagné icos lo máximo posible.
Así, as en en a las si uaciones que han pe mi ido ap ende las lecciones an e io men e expues as,
se ha log ado un equipo bien o ganizado y comple amen e uncional bajo especi icaciones. Es o
queda demos ado en el Capí ulo 7, sin emba go, el p oyec o no debe ía da se po concluido has a
p oba que el sis ema eal sin escala es capaz de cumpli con las ca ac e ís icas deseadas, pese a que
eó icamen e se ha p obado que así lo haga.
Adicionalmen e, du an e es e abajo se ha p obado la u ilidad de mé odos de alidación de sis emas
como el Ha dwa e In he Loop que pe mi en diseña y p oba ápidamen e los con olado es in e
g ados de una o ma mucho más segu a que en en a se di ec amen e al sis ema eal. Tan o ha sido
es o, que los p oblemas enidos du an e la pues a en ma cha han es ado odos ligados a la pa e de
ha dwa e del equipo, mien as que la pa e so wa e se ha podido implemen a en odo momen o sin
ninguna complicación.
O a conclusión muy impo an e que deja es e p oyec o hace e e encia a la p og amación y el iempo
que se dispone pa a ello. En la mayo ía de los casos, la p og amación en bloques, aunque mucho más
in ui i a y ápida, puede induci a e o es debido a la o ma y o den en la que cada bloque se compila
(que en la mayo ía de los casos es desconocido pa a el usua io). Po es a azón, la p og amación
esc i a di ec amen e iene un mayo alo , siendo su p incipal p oblema que equie e de un iempo
conside able pa a habi ua se a su sin axis y a la o ma de abaja con ella. En es e abajo se ha hecho
un balance y con el iempo del que se disponía esul aba mucho mejo emplea la p og amación en
bloques y usa una mayo pa e de es e iempo en o os aspec os de diseño y mon aje.
8.2. Lineas u u as de in es igación 87
8.2 Lineas u u as de in es igación
El p esen e abajo puede se i como p o o ipo del sis ema de un ca gado eal, sin emba go ab e
a ias líneas de abajo in e esan es, an o a ni el de ha dwa e como so wa e:
En cuan o al ha dwa e:
• El sis ema o iginal se pensó pa a i conec ado a la ed eléc ica. Es o exige el diseño e implemen
ación de un con e ido de po encia in e so , con un ans o mado co espondien e pa a consegui
a la salida la ensión de 700V pa a la que es aba diseñada la en ada del con e ido Buck.
• Po o o lado, con la conexión a ed p epa ada o usando una uen e de mayo po encia, se ía posible
cons ui el con e ido Buck o iginal, sin escala , el cual hab ía que p oba si sus esul ados eales
se ajus an a los es imados a pa i del escalado.
•O as implemen aciones pa a mejo a la segu idad del sis ema inclui ían el ediseño de algunas
placas del Rack de Con ol, pa a añadi mecanismos que puedan p o ege el sis ema bajo cie os
c i e ios p opios. (Po el momen o, el sis ema solo es a ía p o egido bajo los c i e ios del ab i
can e). Es e pun o implica ía añadi una lógica que desac i e los dispa os de la placa ia ha dwa e
pa a p o ege al equipo comple o cuando se usan ca gas cuyo consumo es meno a los ípicos que
emplea el equipo.
• El mayo p oblema en en ado en el sis ema ha sido sin duda los uidos EMI, po lo que o a posible
línea de abajo se ía implemen a unos elemen os pasi os de il ado que sean capaces de mi iga
es e p oblema. Es a p opues a implica ía u iliza un ins umen o menos sensible a los uidos que
las sondas ampe imé icas, o aisla su medición de una mejo o ma.
En cuan o al so wa e:
• Pa a una aplicación eal, el código de con ol puede esul a insu icien e. Po ello, se p opone
abaja en nue as implemen aciones que añadan mejo as ales como un cie e de lazo sua e o un
mecanismo de p eca ga, que esul a imp escindible con o me aumen a la po encia con la que se
abaja.
• Del mismo modo, se p opone la implemen ación de un il o que pueda elimina los e ec os de
los uidos de medición. Es a p opues a se deja como ía al e na i a a la p opues a en la pa e de
ha dwa e pa a a on a los p oblemas de EMI.
• O a o ma de ap o echa el sis ema cons uido pod ía se aumen ando la ecuencia de mues eo ya
que los semiconduc o es SiC lo pe mi en. De es e modo se pod ían explo a odas las consecuencias
que end ía en el uncionamien o.
• Todo lo e e en e a la p og amación de la FPGA de la BBoa d se ha a ado muy de pasada en es e
p oyec o, sin emba go, indaga en es a pa e pe mi i ía op imiza el código de con ol, acili ando
mejo as como el aumen o de ecuencia del pun o an e io . Es a p opues a eque i ía de un cie o
conocimien o de VHDL y de la o ma de abajo de Impe ix con Vi ado.
88 Índice de Figu as1.1.Figu a 1.1: Emisiones de gases de e ec o in e nade o po sec o (1990-2021)[1]11.1.Figu a 1.2: Desglose de las emisiones de CO₂ p oceden es del anspo e(1990-2021)[1]11.1.Figu a 1.3: Obje i os de la UE y emisiones medias de CO₂ en labo a o io delos ehículos nue os [1]21.1.Figu a 1.4: Emisiones medias en ca e e a y en labo a o io [1]21.2.Figu a 1.5: Es uc u a comple a de un coche eléc ico y ca gado [4]31.2.Figu a 1.6: In aes uc u a de ca ga [4]31.2.1.Figu a 1.7: Toma de ca ga [5]41.2.2.Figu a 1.8: Esquema del OBC41.2.2.Figu a 1.9: Con e ido AC/DC[6]41.2.2.Figu a 1.10: Con e ido DC/DC [7]41.2.2.Figu a 1.11: Topología OBC 1 [4]51.2.2.Figu a 1.12: Topología OBC 2 [4]51.2.3.Figu a 1.13: Supe cha ge V2 [4]61.2.3.Figu a 1.14: Te a HP150 [4]61.2.4.Figu a 1.15: Dis ibución in e na de la ba e ía [8]61.3.Figu a 1.16: Cu a de ca ga de una ba e ía71.3.Figu a 1.17: Cu a de po encia en la ca ga [16]82.1.Figu a 2.1: Es uc u a uncional del con olado de la B-Boa d P o [17]92.1.1.Figu a 2.2: Es uc u a de los PWM [17]102.1.1.Figu a 2.3: Es uc u a de la B-Boa d [17]102.1.2.Figu a 2.4: Conec o es de B-Boa d [17]112.1.2.Figu a 2.5: B-Boa d mon ada en la Ca ie Boa d [18]11
89Índice de Figu as
2.1.2.Figu a 2.6: Regiones de la Ca ie Boa d [19]112.2.Figu a 2.7: Topología de la e apa de po encia [20]122.2.Figu a 2.8: Co ien e en unción del du y cycle [20]122.2.Figu a 2.9: Co ien e en unción de la ensión del DC link [20]122.2.Figu a 2.10: Co ien e en unción de la ecuencia [20]122.2.Figu a 2.11: Lógica de p o ección pa a las en adas de dispa o [20]132.2.Figu a 2.12: Leds de allo [20]132.3.1.Figu a 2.13: Pinou del LA25-NP [21]142.3.2.Figu a 2.14: Pinou del LV25-P [22]142.3.3.Figu a 2.15: Placa de senso es de ensión152.3.3.Figu a 2.16: Placa de senso es de co ien e152.3.3.Figu a 2.17: Pinou RJ11(Placa de Senso es)162.4.Figu a 2.18: Mon aje ope acional de las placas de en ada162.4.Figu a 2.19: Placa de en adas analógicas172.4.Figu a 2.20: Pinou RJ11(En adas Analógicas)172.4.Figu a 2.21: Pinou de cable planode alimen ación172.4.Figu a 2.22: Pinou de cable plano de da ospa a en ada analógica172.5.Figu a 2.23: Placa de ansmiso es182.5.Figu a 2.24: Placa de ecep o es182.5.Figu a 2.25: Pinou de cable plano de da ospa a placa de op os182.6.Figu a 2.26: Placa de alimen ación182.6.Figu a 2.27: Pinou de conec o de bloque de 4 ías192.6.Figu a 2.28: Esquemá ico de la placa de alimen ación192.7.Figu a 2.29: Placa de conexiones (Ve sión 1 a la izquie da, Ve sión 2 a lade echa)193.1.Figu a 3.1: In e az supe io de Ma lab203.1.1.Figu a 3.2: Componen es básicos203.1.1.Figu a 3.3: Toolbox de Simscape21
90 Índice de Figu as
3.1.2.Figu a 3.4: Bloques de con ol213.1.2.Figu a 3.5: Con ol Sys em Toolbox213.1.3.Figu a 3.6: S a e low Toolbox213.1.3.Figu a 3.7: Con ol Sys em Toolbox213.1.4.1.Figu a 3.8: Opciones disponibles pa a la desca ga del so wa e [28]223.1.4.1.Figu a 3.9: Plan illa de Simulink223.1.4.2.Figu a 3.10: Bloque de con igu ación223.1.4.2.Figu a 3.11: Ajus e del p opósi o del modelo233.1.4.2.Figu a 3.12: Pe iodo y iempos de con ol233.1.4.2.Figu a 3.13: Ajus es Bloque de Con igu ación (1)233.1.4.2.Figu a 3.14: Ajus es Bloque de Con igu ación (2)233.1.4.2.Figu a 3.15: Ajus es Bloque de Con igu ación (3)233.1.4.2.Figu a 3.16: Ajus es Bloque de Con igu ación (4)233.1.4.2.Figu a 3.17: Bloque del ADC233.1.4.2.Figu a 3.18: Con igu ación del ADC243.1.4.2.Figu a 3.19: Bloques de p opósi o gene al243.1.4.2.Figu a 3.20: Con igu ación del GPI243.1.4.2.Figu a 3.21: Con igu ación del GPO243.1.4.2.Figu a 3.22: Bloques del Sandbox243.1.4.2.Figu a 3.23: Con igu ación del SBI253.1.4.2.Figu a 3.24: Con igu ación del SBO253.1.4.2.Figu a 3.25: Bloque del DAC253.1.4.2.Figu a 3.26: PWM Ca ie -based253.1.4.2.Figu a 3.27: Con igu aciones gene ales del PWM253.1.4.2.Figu a 3.28: Con igu ación del Ca ie -based263.1.4.2.Figu a 3.29: Lib e ía de po encia263.1.4.2.Figu a 3.30: Bloque del PEB263.1.4.2.Figu a 3.31: Con igu ación del PEB263.1.4.2.Figu a 3.32: Pa ame e y P obe273.1.4.2.Figu a 3.33: Ajus es del Tunable Pa ame e 273.1.4.2.Figu a 3.34: O os bloque Impe ix27
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