ANÁLISIS Y OPTIMIZACIÓN DE CIRCUITOS NO LINEALES CONMUTADOS MEDIANTE TÉCNICAS DE TIEMPO DISCRETO

Autor: ÁGUILA LÓPEZ FRANCISCO DEL
Año: 2002
Universidad: POLITECNICA DE CATALUÑA
Centro de realización:
Centro de lectura:
Director: PALÁ SCHÖNWÄLDER PERE
Tribunal: PUERTA NOTARIO ANTONIO , MEDIANO HEREDIA ARTURO , CALVENTE CALVO FRANCISCO JAVIER , POVEDA LÓPEZ ALBERTO , BONET DALMAU JORDI
Resumen de la tesis

Poder predecir el comportamiento de un circuito antes de su implementación física es cada vez más imprescindible para el diseñador. A partir de una simulación previa se pueden realizar modificaciones que lleven a que un circuito cumpla mejor con las espectativas deseadas. Por otro lado, con el paso del tiempo, los circuitos son cada vez más complejos, lo que requiere desarrollar nuevas técnicas de análisis. Así, la conmutación en circuitos ha permitido diseñar fuentes de alimentación más eficaces que las fuentes lineales con la consiguiente ventaja en cuanto a tamaño, potencia disipada en los elementos de cirucito conmutados también se han extendido en el campo de la radiofrecuencia dando lugar a amplificadores de potencia muy eficaces. En este contexto aparecen también fenómenos no lineales cuya influencia no es despreciable en el comprotamiento del cirucito, por lo que deben ser tratados adecuadamente por las herramientas CAD de simulación. Mientras en el régimen transitorio es importante en algunas aplicaciones, la mayoría de los parámetros característicos se miden en régimen permanente. Este es el caso de la distorsión, potencia entregada, ganancia o impedancia de entrada y salida. Por este motivo cobran esencial interés los métodos de simulación que obtienen la solución en régimen estacionario de una manera más eficiente que la consistente en esperar la extinción del transitorio. En esta tesis se propone un nuevo método temporal discreto para la determinación directa del régimen permanente y la optimización de cirucitos conmutados que incorporen elementos no lineales. El circuito queda descrito mediante un conjunto de ecuaciones asociadas a cada topología según el estado de los conmutadores. El nexo de unión entre una topología y la siguiente es la conservción de determinadas magnitudes. Se realiza una discretización temporal de las ecuaciones que describen el circuito. Haciendo uso de la suposición de periodicidad, se obtiene un sistema de ecuaciones algebraico no lineal, donde las incógnitas a determinar son las muestras de las variables de control de las alinealidades de un periodo. También se abordan circuitos que adolecen del problema de condiciones iniciales inconsistentes debidas a los cambios que se producen en la topología del circuito y que provocan saltos bruscos en las variables de estado, así como la no observabilidad del estado del circuito a partir de la variable de control de la no linealidad. La formulación obtenida permite asimismo el cálculo de la sensibilidad de la solución respecto a cualquier parámetro de diseño. Esto permite la aplicación del método al diseño y la optimización de cirucitos, pudiéndose abordar problemas como, por ejemplo, la maximización de la eficiencia de un circuito. Además, el rendimiento de la optimización se mejora mediante un procedimiento que permite la inserción de las condiciones de diseño en el sistema de ecuaciones que resulta del problema de análisis. Esto da lugar a una formulación que es equivalente a un problema de análisis evitando el problema del tiempo de cálculo de tener que resolver repetidamente un sistema de ecuaciones no lineales en cada iteración de la optimización.
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