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Debido a la alta demanda de servicios web y almacenamiento en la nube, es necesario el diseño de ‘Data Centers’ con mayor cantidad de Racks, los cuales alojan servidores y discos duros; en base al crecimiento exponencial de ‘Data Centers’ se estimó que para el año 2030 representaran el consumo del 51% de la energía generada a nivel global. Por ello es necesario elaborar fuentes de suministro de energía con alta eficiencia. Se propone en este trabajo de grado, la implementación de dos tecnologías de convertidores que tienen como característica principal la alta eficiencia, se trata del convertidor DCx y el convertidor PPC. Estos serán utilizados para reducir 12 V al voltaje de la carga, que en este caso está representada por discos duros y servidores, cuyos voltajes de funcionamiento son 1.8 V. El convertidor DCx está compuesto de un generador de onda cuadrada, una red resonante, un transformador y su respectiva rectificación, por ende, no es necesario la elaboración de un sistema de control para este convertidor. Caso contrario se presenta con el convertidor PPC, el cual modifica el voltaje a la salida dependiendo el ancho de pulso de los dispositivos conmutadores; por ello, es necesario realizar control sobre dicha variable para poder obtener la salida requerida. Para el sistema de control, se elaboran 3 técnicas, una básica (control en frecuencia), una avanzada (control LMI) y otra por medio de algoritmos de optimización (PSO). Se realiza el diseño y se procede a simular cada uno de los controladores con el fin de identificar aquel con mejores prestaciones. La estructura del convertidor general está definida por el convertidor PPC y en serie se encuentra conectado el convertidor DCx; en donde el convertidor PPC realiza la reducción de tensión de 12 V a 7.2V y el DCx acota la tensión a 1.8V. Se implementa el convertidor general con cada uno de los controladores mencionados, se realizan simulaciones con perturbaciones y valores de componentes semejantes a la realidad para identificar el correcto funcionamiento del sistema y obtener el controlador que ofrece mejores resultados. Finalmente, se presenta una versión inicial de una PCB para llevar a cabo su implementación física. No es una versión definitiva, ya que ciertos componentes es necesario realizar su fabricación ya que no son comerciales, por ende, las dimensiones plasmadas puede que sean o no acertadas. Due to the high demand for web services and cloud storage, it is necessary to design ‘Data Centers’ with a greater number of Racks, which house servers and hard disks; based on the exponential growth of ‘Data Centers’, it is estimated that by 2030 they will represent the consumption of 51% of the energy generated globally. Therefore, it is necessary to develop energy supply sources with high efficiency. It is proposed in this degree work, the implementation of two converter technologies that have as main characteristic the high efficiency, the DCx converter and the PPC converter. These will be used to reduce 12 V to the voltage of the load, which in this case is represented by hard disks and servers, whose operating voltages are 1.8 V. The DCx converter is composed of a square wave generator, a resonant network, a transformer and its respective rectification, therefore, it is not necessary to develop a control system for this converter. The opposite case occurs with the PPC converter, which modifies the output voltage depending on the pulse width of the switching devices; therefore, it is necessary to perform control over this variable to obtain the required output. For the control system, 3 techniques are developed, a basic one (frequency control), an advanced one (LMI control) and another one by means of optimization algorithms (PSO). The design is carried out and each of the controllers is simulated in order to identify the one with the best performance. The structure of the general converter is defined by the PPC converter and the DCx converter is connected in series; where the PPC converter performs the voltage reduction from 12V to 7.2V and the DCx reduces the voltage to 1.8V. The general converter is implemented with each of the mentioned controllers, simulations are performed with disturbances and component values similar to reality to identify the correct operation of the system and obtain the controller that offers the best results. Obtaining the best performance with the PSO controller due to the way of optimizing the values for the control system. Finally, an initial version of a PCB is presented to carry out its physical implementation. It is not a definitive version, since certain components need to be manufactured since they are not commercial, therefore, the dimensions shown may or may not be correct. Ingeniero Electronico Pregrado |
