Este documento presenta el diseño de un observador para un convertidor Buck. Inicialmente, se muestra el diagrama eléctrico y los modelos conmutado y promediado del convertidor. Luego, se representa el sistema en variables de estado y se derivan las ecuaciones del observador. Finalmente, se muestra el código de Matlab que implementa el observador y los resultados que demuestran que este puede estimar con precisión las variables de estado del convertidor.

1. Centro Nacional de Investigación y Desarrollo Tecnológico
Asignatura:
Diagnóstico de fallas
Profesor:
Dr. Luis Gerardo Vela Valdés
Tarea 8.
Observador para convertidor Buck
Presenta:
Adolfo Valdez Bahena
Patricia de los Ángeles Quijano Hau
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2. 1
 Diagrama eléctrico del convertidor
 Circuito equivalente con interruptores
 Circuito equivalente con fuentes dependientes de voltaje y de corriente
 Ecuaciones del convertidor
 Modelo conmutado
 Modelo promediado
 Representación en variables de estado
 Diagrama a bloques del sistema
 Diagrama a bloques del observador
 Código en Matlab
 Diagrama Sistema/Observador
 Resultados
 Referencias
Contenido

3. Diagrama eléctrico del convertidor Buck
2

4. 3
Circuito equivalente del convertidor Buck

5. 4
Circuito equivalente del convertidor Buck

6. 5
Circuito equivalente del convertidor Buck

7. 6
Ecuaciones convertidor Buck
L.V.K. L.C.K.

8. 7
Modelo conmutado del convertidor Buck

9. 8
Modelo conmutado del convertidor Buck

10. 9
Modelo promediado del convertidor Buck

11. 10
Modelo promediado del convertidor Buck
D

12. 11
Representación en variables de estado
L
i
c
1
D0
iL
X VL
1 1 V 0
C RC

 
    
             
 
X Ax Bu

 
L
1
c
2
di
x dt
X
dVx
dt



 
   
    
    
   
 
L1
c2
x i
X
x V
  
         
1
0
L
A
1 1
C RC
 
 
  
  
 
D
B L
0
 
 
  
 
iu V
L
c
0 1 i
y
1 0 V
  
      
0 1
C
1 0
 
  
 
y Cx

13. 12
Diagrama a bloques del Sistema

14. 13
Diagrama a bloques del Observador

15. 14
Código en MatLab del Observador
clear all
close all
clc
L = 100e-6
Cap = 100e-6
R = 10
Vi = 120
fsw = 40e3
D = 0.5
A = [ 0 -1/L ; 1/Cap -1/(R*Cap) ]
B = [ D/L 0 ; 0 0 ]
C = [ 0 1 ; 1 0 ]
pobs= [ C' ; A'*C' ]
rangoA = rank(A)
rangopobs = rank(pobs)
rs = eig(A)
ro = 10*rs
V = [ ro(1) ro(2) ]
C1 = [ 0 1 ]
C2 = [ 1 0 ]
Ke = [ -(acker(A',C2',V))' (acker(A',C1',V))' ]

16. 15
Diagrama completo Sistema/Observador

17. 16
Resultados
Tiempo [s] Tiempo [s]

18. 17
Resultados

19. 18
Resultados

20. Referencias
19
▪ J. Beristain, Electrónica de potencia: modelado y control de convertidores CD-
CD,1ª Ed., México ,Pearson Educación de México S.A.de C.V., 2016.
▪ Lakshmi, S., & Raja, T. S. R. (2014). Design and implementation of an observer
controller for a buck converter. Turkish Journal of Electrical Engineering and
Computer Sciences, 22(3), 562–572. https://doi.org/10.3906/elk-1208-41
• Capítulo 5. Observador de estados:
https://www.tel.uva.es/descargar.htm;jsessionid...?id=21692
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