Studio, realizzazione e test di un PWM Boost Converter

Ho preparato il lavoro di tesi presso il Lehrstuhl für Antriebestechnik dell’Universität des Saarlandes, dove ho realizzato un PWM Controlled DC-DC Boost Converter 12V-24V, guidato in switching a 300KHz, che è stato pensato come un possibile alimentatore per DC motors. Per la realizzazione del circuito ho utilizzato un microcontrollore integrato dedicato della TI. La maggior parte dei controllori IC per convertitori DC-DC controllati in Pulse Width Modulation implementano un controllo in corrente, effettuato mediante doppio loop: uno interno di controllo in tensione e uno esterno di regolazione in corrente. Ai fini dell’analisi di una metodologia di controllo PWM e la realizzazione di un modello completo in Simulink, comprendente l’hardware del power stage realizzato mediante il blocco di interfaccia SlPS (MATLABSimulink, ORCAD PsPice) e la logica di controllo, ho scelto di prendere in considerazione una più basilare e versatile metodologia di controllo in tensione. Dopo una taratura manuale dei parametri P ed I del controllore ho osservato che il semplice feedback non permette di ottenere risultati particolarmente soddisfacenti in precisione e velocità. Tali risultati sono migliorati con l’aggiunta di un blocco di feedforward, che permette all’uscita del controllore di attenuare la sua oscillazione. La valutazione delle simulazioni in Simulink e ORCAD PsPice, suggerisce che il controllo potrebbe essere ulteriormente migliorato mediante l’aggiunta di un filtro che impedisca l’improvvisa saturazione della corrente di ingresso all’accensione dell’alimentatore (funzione che industrialmente viene denominata “soft start sistem”) utilizzando in principio un semplice resistore variabile. I seguenti risultati potranno essere in futuro implementati su microcontrollore general purpose come il PIC32 o piattaforma open souce come l’Arduino Due, qualora venisse ridimensionanto il power stage per frequenze di switching nettamente inferiori. L’avvicinamento all’elettronica di potenza mi ha concesso di continuare dedicarmi ai PWM Controlled DC-DC Boost Converters, dimensionandoli per guadagni in tensione sempre piú alti e contemporaneamente bassa potenze in uscita che diano la possibilità di guidare senza eccessivi problemi di rottura anche carichi di tipo capacitivo come DEAPs (ringrazio al riguardo, per l’esperienza concessami il settore di sviluppo e ricerca dello ZeMA a Saarbrücken).