Methodology for teaching the operation principle of the boost converter: a rigorous description and solution using OpenModelica

ABSTRACT:

This paper presents a methodology for teaching the principle operation of the boost converter which includes a rigorous explanation that is useful to electrical and electronic engineers as well as to undergraduate students of these programs. The methodology consists on a deep explanation of the converter switching states to obtain the information necessary to understand its operation principle. An interchange of energy explanation between inductors and capacitors is included. Also, physical considerations are taking into account in order to provide a more realistic approximation of the application. Finally, differential equations which model the converter are presented and solved using the OpenModelica software to obtain both the stationary and transitory responses.
Keywords: Boost converter, operation principle, differential equations, OpenModelica.

RESUMEN:

Este artículo presenta una metodología para la enseñanza del principio de funcionamiento del convertidor elevador que incluye una explicación rigurosa que es útil para ingenieros eléctricos y electrónicos, así como también para estudiantes de estos programas. La metodología consiste en una explicación profunda de los estados de conmutación para obtener la información necesaria y poder entender el principio de funcionamiento. Una explicación del intercambio de energía entre bobinas y condensadores es presentada. También, algunas consideraciones físicas son tenidas en cuenta para proveer una aproximación más realista de la aplicación. Finalmente, las ecuaciones diferenciales que modelan el convertidor son presentadas y solucionadas usando el software OpenModelica para obtener las respuestas estacionaria y transitoria.
Palabras clave: Convertidor elevador, principio de funcionamiento, ecuaciones diferenciales, OpenModelica