PFPs adelanto, puesto que permite a ... terminales una carga resistiva pura ...

Capítulo 8
8. CONCLUSIONES.
8.1 Introducción.
La introducción de los PFPs ha representado un importante
adelanto, puesto que permite a la red de distribución "ver" en sus
terminales una carga resistiva pura o casi pura, al contrario que las
clásicas FACs que presentaban una elevada DAT y un bajo FP.
El
estudio
realizado
demuestra
que
la
totalidad
de
los
convertidores básicos son aptos para implementar PFPs ideales o casi
ideales. Además, la operación en el MCD se ha mostrado una opción útil
en aplicaciones de baja potencia, pues permite obtener a la vez
excelentes o buenos resultados empleando circuitos de mando sencillos
y por consiguiente de bajo coste y fácilmente disponibles en el mercado
nacional.
Por otra parte, la técnica FM propuesta por Albach para el
convertidor Elevador ha sido extendida para los demás convertidores
básicos.
La técnica AFM ha sido propuesta para maximizar los valores del
FP y para minimizar los de DAT, a la vez que reducía la EMI CMD. Con
relación a esta técnica, la conclusión que se ha llegado es que la
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Conclusiones
relación entre la mejora que se obtiene desde el punto de vista del FP y
de la DAT no justifica el incremento en la complejidad del circuito de
mando. Por otra parte, los valores de la EMI CMD obtenidos con esta
técnica son muy semejantes a los obtenidos con el método FM.
Trabajar en el MCC con control por multiplicador, prácticamente
garantiza comportamientos ideales de los PFPs. Pero desde el punto de
vista de la EMI CMD, no está justificado su empleo en aquellos
convertidores que poseen el interruptor en serie con el puente de
diodos. Esta técnica se presenta especialmente útil en el caso del
convertidor Elevador, en cuyo caso se puede reducir la EMI CMD a
través de la elección adecuada de la ganancia M y del rizado relativo
máximo que se va a utilizar.
El MCC también puede resultar interesante en el caso de los
convertidores Sepic y uk, pues la operación en el MCC reduce el valor
eficaz de la corriente en el interruptor Q, reduciéndose así las perdidas
en éste.
El estudio desarrollado en el capítulo 4, además de determinar los
coeficientes an y bn de la serie trigonométrica de Fourier, presenta de
una
manera
sintetizada
criterios
de
diseño
para
los
diversos
convertidores básicos trabajando como PFPs en distintos modos de
operación, lo cual puede resultar muy cómodo a la hora de diseñar
éstos.
Cabe dividir las normativas EMI en dos grandes grupos: las que
especifican las características de los equipos de medida y las que
imponen los límites máximos permitidos para estas interferencias. La
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Capítulo 8
CISPR 16 especifica las características de los equipos de medida y es
ampliamente utilizada en el mundo entero. Sin embargo, las normativas
que imponen los límites máximos cambian dependiendo del tipo de
aplicación a que está destinado el equipo bajo prueba, si es civil o
militar, si se destina a uso doméstico, médico, científico o industrial o
incluso para aplicaciones espaciales. También es muy importante saber
a que mercado está destinado este equipo, puesto que en la actualidad
no se aplican normativas globales en este área. Así por ejemplo, la UE a
través del CENELEC genera sus propias normativas en esta área. En los
E.E.U.U. el FCC ejerce estas funciones y así sucesivamente. En el caso
de los PFPs es común que se tenga dificultades para clasificarlos en los
distintos grupos, pues un determinado fabricante puede tener una
misma fuente de alimentación destinada a
distintos equipos. Por consiguiente, en estos casos se debe asegurar
que el PFP cumple con las normativas más estrictas de ambas.
8.2 Aportaciones del presente trabajo.
Las
aportaciones
fundamentales
de
este
trabajo
son
las
siguientes:
1. Se ha desarrollado un método que permite estudiar la EMI CMD
para los PFPs básicos, aquí abordados.
2. Se han propuesto una familia de ábacos para cuantificar de
330
Conclusiones
acuerdo con la normativa CISPR 16, la amplitud de la EMI CMD
generada por todos los PFPs básicos en cualquier modo de operación.
Estos ábacos presentan la amplitud de la EMI CMD a la frecuencia de
conmutación o para la frecuencia mínima de conmutación, para el caso
en que el PFP esté operando en AFM o FM.
3. Se han desarrollado un conjunto de ecuaciones, llamadas
ecuaciones de la ganancia, que son capaces de correlacionar los
resultados obtenidos de los ábacos para el convertidor de referencia,
con el PFP real que se quiere estudiar.
4. La técnica de control FM propuesta por Albach para el
convertidor Elevador ha sido extendida para los demás convertidores
básicos trabajando como PFPs:

Reductor.

Reductor-Elevador.

Zeta.

Sepic.

uk.
La aplicación de esta técnica resultó ser bastante útil, dado que además
de implementar PFPs casi ideales con circuitos de mando muy sencillos,
es capaz de reducir la EMI CMD de forma importante para frecuencias
de operación inferiores a 100 kHz de manera efectiva.
5. Se ha presentado un estudio unificado del comportamiento de
todos los PFPs básicos, en los varios modos de operación posibles, que
ha permitido armonizar los criterios de diseño de éstos.
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Capítulo 8
6. Se han delimitado las fronteras entre los modos de conducción
continuo y discontinuo para los convertidores Elevador y Reductor
trabajando con d constante.
7. Se han presentado los criterios de diseño, para que el
convertidor Reductor pueda trabajar en los siguientes modos de
operación:
8.
Se
ha

MCD con d variable

AFM
determinado
el
comportamiento
de
la
energía
parametrizada E' para todos los PFPs básicos en sus diversas formas de
operación. Así se puede evaluar el tamaño de los elementos magnéticos
presentes en éstos.
9. Se ha determinado el FP y la DAT en función de la ganancia M'
para los siguientes convertidores, trabajando en FM:

Reductor

Reductor-Elevador

Zeta

Sepic

uk
10. Los ábacos y las respectivas ecuaciones de la ganancia han
sido verificados experimentalmente con muy buenos resultados.
332
Conclusiones
8.3 Sugerencias Para Futuros Trabajos.
1. Se ha comprobado que las técnicas FM y AFM no resultan ser
eficaces para frecuencias de conmutación mínimas superiores a 150
kHz, porque en este rango de frecuencias el ancho de banda del filtro
del medidor EMI cambia de 200 Hz a 9 kHz. Por tanto, podría ser
interesante desarrollar un sistema en el cual la frecuencia de operación
del convertidor fuera variable, pero con sus armónicos distanciados por
frecuencias superiores a 4,5 kHz, y así obtener toda la eficacia de la
técnica FM en este rango de frecuencias.
2. Otra línea de trabajo interesante podría ser el desarrollo de un
método capaz de contemplar la simulación de las EMIs conducidas de
modo diferencial y de modo común a la vez, dado que en el presente
estudio no se contemplan las interferencias conducidas de modo
común.
3. Una vez conocida la EMI CMD generada por los diversos PFPs
básicos es necesario adecuar los valores de éstas interferencias a las
normativas existentes, por lo que se sugiere el estudio de un método
que permita el diseño de los filtros de red necesarios.
333
Capítulo 8
4. Uno de los campos en que los PFPs están siendo muy
empleados son los sistemas de alimentación distribuida. En este caso, a
la salida del PFP están conectados varios convertidores que tienen como
función alimentar cargas de menor potencia. En este caso es imperativo
que la EMI presente a la salida del PFP no interfiera en el
funcionamiento de los demás convertidores. Por consiguiente, el estudio
de la EMI en la salida del convertidor, así como de los filtros de salida
necesarios
para
garantizar
su
adecuado
funcionamiento,
son
recomendados.
5. En la actualidad, las fuentes de alimentación convencionales
que emplean un puente rectificador asociado a un condensador de
elevado valor, como se ve en la figura 3, aun son muy empleados para
implementar convertidores CA-CC. El estudio de las EMI generadas por
este tipo de equipos, teniendo en cuenta las características reales de los
distintos tipos de condensadores de filtro, puede ser objeto de estudio.
6. El tema de las EMI conducidas generadas por los convertidores
CC-CC, todavía no ha alcanzado la misma envergadura que en el caso
de los convertidores CA-CC, dado que éstos no están conectados
directamente a la red de distribución. Normalmente estos son parte
integrante de un sistema más complejo, como por ejemplo los sistemas
de alimentación distribuida, ya citados anteriormente. Sin embargo, los
métodos de medida descritos en esta tesis pueden ser extendidos a
estos convertidores, con el fin de lograr una CEM interna, por así decir,
con relación al sistema como un todo, por lo que se recomienda la
extensión del estudio aquí desarrollado a estos convertidores.
7. La razón fundamental por la cual la simulación del receptor
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Conclusiones
EMI y de la red artificial resultan en un proceso largo, es la convivencia
de constantes de tiempo elevadas asociadas a frecuencias de medida
muy elevadas. Para minimizar el tiempo de simulación, podría ser
interesante la implementación real de un sistema de procesamiento
digital de la señal (DSP) en tiempo real, para simular el receptor EMI.
8. Dado que en el ámbito de las EMI se distinguen dos formas
básicas de propagación, es decir, las EMI conducidas y las radiadas, el
desarrollo de
un sistema de
predicción de
las
EMI radiadas,
probablemente empleando las técnicas de elementos finitos, se sugiere
como futura línea de trabajo.
9. Cuando se habla de CEM, existe otro tema no menos
importante, que es la susceptibilidad electromagnética, la cual intenta
verificar la robustez de un determinado equipo frente a unas
perturbaciones
preestablecidas
y
descritas
en
normas.
La
determinación a priori de la susceptibilidad de un determinado equipo
según estas señales perturbadoras, puede resultar en una aportación
interesante.
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