A study of equation-free methods for simulation of power electronics systems

Abstract

Power electronics is a field that has a high demand today and it also has a great importance in our technology world. Therefore, it is necessary to develop modeling and simulation tools that allow the development of system studies at different operating conditions, and time scales. This work presents the implementation of a computational method as a simulation tool for power electronics systems, which is called Equation-Free. Equation-Free is a method that allows the study of the coarse system behavior without the need to derive a coarse model, which sometimes is not possible to find in closed form. It only uses the microscopic model and it is based in a coarse time stepper and three concepts, lift, evolve and restrict. In this project, we studied application of this method to singularly perturbed systems and to some power electronic converters. Simulations results in MATLAB are presented to demonstrate the functionality of this method.

Hoy día, la Electrónica de Potencia es un campo que posee una alta demanda, y además, tiene una gran importancia en nuestro mundo tecnológico. Por lo tanto, es necesario desarrollar herramientas de modelaje y simulación que permitan el desarrollo de estudios de sistemas a diferentes condiciones de operación y tiempos de escala. Por consiguiente, este trabajo presenta la implementación de un método computacional como herramienta de simulación para sistemas de electrónica de potencia, el cual se llama Equation-Free. Equation-Free es un método que permite el estudio del comportamiento macro de un sistema sin la necesidad de derivar el modelo macroscópico, el cual muchas veces no es posible encontrar en forma cerrada. Este método utiliza el modelo microscópico y está basado en un salto de tiempo macro y en tres conceptos, inicializar, evolucionar y restringir. En este proyecto, estudiamos la aplicación de este método a sistemas de perturbación singular y algunos convertidores de potencia electrónica. Resultados de simulaciones en MATLAB son presentados para demostrar la funcionalidad de este método.