Diseño de un emulador de baterías basado en un convertidor de potencia DC-DC

Abstract

El almacenamiento de energía por baterías es de gran importancia para el desarrollo de proyectos de energías renovables y vehículos eléctricos. Por esta razón, la tecnología de baterías ha ido creciendo en los últimos años. El objetivo de este trabajo es desarrollar un sistema basado en un convertidor de potencia de DC-DC que sea capaz de replicar el comportamiento del voltaje de una batería al aplicarle una corriente determinada. Primero se debe definir el modelo matemático de la batería a analizar y simular el proceso de descarga de esta celda. Posteriormente se analiza que tipo de convertidor de potencia se va a utilizar. Se necesita un convertidor bidireccional para que pueda operar con corriente en ambos sentidos y de esta forma simular los procesos de carga y descarga de una batería. Se busca que la señal de voltaje a la salida del convertidor sea suave y con poco ruido, por lo que un convertidor multifase es la mejor opción para conseguir este resultado. Después de definir el convertidor que se va a utilizar, se procede a diseñar un algoritmo de control que sea capaz de recibir una señal de referencia, en este caso el voltaje de la batería a emular, y lograr que el convertidor pueda emular esta señal de voltaje. Se propone un control PID en donde se miden la corriente y la tensión en el capacitor de salida del convertidor y de esta forma retroalimentar al modelo del convertidor para obtener el voltaje de la batería deseada a la salida del convertidor. Las simulaciones del sistema implementado se realizaron en el programa Matlab-Simulink y se obtuvieron las distintas respuestas del convertidor al aplicar distintas señales de corriente.