Active Damping Stabilization of Power Converters by means of Loss-Free Resistors

Aquest treball aborda els reptes associats a l'estabilització de convertidors de potència, proposant una metodologia integral que combina estratègies d'esmortiment passiu i actiu per mitigar les inestabilitats de funcionament i millorar l'eficiència energètica del sistema. Mitjançant l'ús de models dinàmics, es dissenyen xarxes d'amortiment que asseguren l'estabilitat del sistema, tot considerant restriccions addicionals com el cost, la mida i el pes. L'estudi se centra especialment en les inestabilitats provocades per càrregues de potència constant (CPL), un fenomen comú en sistemes multi bus moderns com ara vehicles elèctrics i microxarxes.Inicialment s'exploren tècniques d'amortiment passiu basades en l'anàlisi del comportament dinàmic del sistema a través del seu polinomi característic de tercer ordre i es desenvolupa una metodologia de disseny iterativa que permet seleccionar de manera intuïtiva els components de l’amortidor per complir els requisits dinàmics del sistema. A partir d'aquests resultats, la investigació avança cap a mètodes d'amortiment actiu, introduint els Resistors Lliures de Pèrdues (LFR) com una alternativa energèticament eficient. Una de les contribucions més destacades és el desenvolupament de l'estabilització mitjançant Resistors Lliures de Pèrdues en Sèrie (SLFR), implementada en topologies com el SEPIC.Les simulacions numèriques basades en models matemàtics i els resultats experimentals validen la capacitat de l’SLFR per estabilitzar convertidors de potència. Aquests procediments analítics i experimentals també es traslladen a la topologia d'amortiment actiu basada en un circuit RL en sèrie amb L, en què la resistència d'amortiment es substitueix per un LFR. L'estudi aborda, a més, reptes pràctics com l'increment de la complexitat del sistema, la necessitat d'aïllament galvànic mitjançant transformadors d'ald'alta freqüència i la gestió de múltiples freqüències de commutació i cicles de treball, factors clau en aplicacions multi bus. En conclusió, aquest treball presenta un procediment sistemàtic per dissenyar amortidors, tant passius com actius, fent èmfasi en l'eficiència energètica i l'adaptabilitat a entorns multi bus.