En este artículo, se describen el diseño y la simulación, bajo diferentes escenarios de alimentación y configuración, de un circuito convertidor DC-DC reductor. El desarrollo de este artículo se fundamenta en el trabajo realizado en (Rueda-Panchano, 2022), en donde se realizó la obtención de las ecuaciones matemáticas del circuito del convertidor DC-DC reductor y la correspondiente representación en diagrama de bloques de Simulink de estas ecuaciones (modelación). Aquello ha permitido que puedan seleccionarse en forma adecuada los elementos electrónicos para establecer los puntos de operación nominales (deseados) del diseño. Por otro lado, los resultados de simulación obtenidos, permitirían efectuar en el futuro, la construcción de un prototipo de unidad de experimentación de convertidor DC-DC reductor, lo cual se ayudaría comprender en la práctica, no solo a través de simulaciones/modelaciones, el comportamiento de este tipo de convertidor.

El camino hacia la eficiencia energética que muchos países han emprendido conlleva una serie de cambios en los equipos y sistemas empleados. Siendo la iluminación un consumo importante en todos los sectores, se han desarrollado diversas tecnologías que propician un menor consumo, es aquí donde aparece la tecnología LED cada vez más empleada por sus beneficios de mayor eficiencia y menores pérdidas. El uso de estas tecnologías en los sistemas de iluminación de alumbrado publicado es cada vez mayor en el país migrando de tecnologías de iluminación como las lámparas de vapor de sodio o incandescentes a las luminarias LED. Para el funcionamiento de esta tecnología se emplean componentes electrónicos que tienen un comportamiento no lineal generando distorsión o ruido en la forma de onda de señales de voltaje y corriente del circuito. Por lo que se presenta un análisis de los convertidores empleados para el funcionamiento de luminarias LED con enfoque en la distorsión armónica que producen y analizando el cumplimiento del estándar relacionado.

Actualmente los convertidores de potencia se encuentran en muchos sistemas eléctricos ya que son utilizados principalmente para la conversión y adecuación de la energía para alimentar eléctricamente a ciertos equipos que precisan un suministro de energía controlado. Es por esto que tanto las tipologías de los convertidores, así como los tipos de control que se pueden aplicar han sido muy estudiados en los últimos años, ensayando varios convertidores tanto de control de tensión como control de corriente para las diferentes aplicaciones de acuerdo a la respuesta presentada. Mediante la aplicación de modo de control por deslizamiento se ensayan el convertidor buck con regulación de tensión y ecualización de corriente en diferentes fases, encontrando de forma analítica las variables que brindan robustez al sistema Kp y Ki (constante proporcional se integral). Se utiliza el programa Simulink de Matlab para la simulación del convertidor controlado por modos deslizantes probando la respuesta del sistema a variaciones de potencia de la carga conectada, analizando el comportamiento de las principales variables.

En el presente trabajo se mostrará el principio de funcionamiento del control en modo deslizamiento aplicado a módulos de convertidores de corriente con tipología buck (reductores) para los cuales se encontrarán las ecuaciones que describen la dinámica del sistema, calculando la superficie sobre la cual deslizan. Por medio del software Matlab – Simulink se realizarán las simulaciones de los esquemas propuestos y se ensayaran con las variables que determinan la robustez kp, y ki (constantes proporcionales e integrales) del sistema, así como el comportamiento del sistema y respuesta del controlador frente a variaciones de la carga. Luego se presentan las gráficas del comportamiento de los parámetros principales tales como corriente, tensión y potencia de salida, ciclo de trabajo y potencia en el inductor. Para efecto de análisis se establecerán pruebas que buscan determinar la robustez del sistema, variando la potencia requerida por la carga conectada al sistema, y ensayan diferentes parámetros que logran la respuesta deseada del sistema.

El convertidor DC-DC reductor (Buck Converter), es un circuito básico de la electrónica de potencia muy utilizado en aplicaciones de reducción de voltajes de corriente continua. En este artículo, se describe la modelación con diagramas de bloques de un convertidor de este tipo. El desarrollo de este trabajo, requirió la interpretación de las ecuaciones matemáticas que representan el comportamiento dinámico en lazo abierto y en lazo cerrado del circuito del convertidor, adaptando estas ecuaciones a la correspondiente representación en diagrama de bloques de Simulink. El diagrama de bloques obtenido, se ha utilizado en (Rueda-Panchano, 2022) para diseñar y evaluar el comportamiento del convertidor DC-DC reductor bajo diferentes escenarios de operación.