تحقیق در مورد نوسان ساب هارمونیک در حالت پیک جریان منبع تغذیه سوئیچینگ
منبع تغذیه سوئیچینگ DC-DC به دلیل مزایای اندازه کوچک، وزن سبک، راندمان بالا و عملکرد پایدار به طور گسترده در زمینه های الکترونیک، تجهیزات الکتریکی و لوازم خانگی مورد استفاده قرار گرفته است و وارد دوره توسعه سریع شده است. منبع تغذیه سوئیچینگ DC-DC از نیمه هادی های برق به عنوان سوئیچ استفاده می کند و ولتاژ خروجی را با کنترل چرخه وظیفه کلیدها تنظیم می کند. توپولوژی مدار کنترل به حالت جریان و حالت ولتاژ تقسیم می شود. کنترل حالت جریان به دلیل مزایای آن مانند پاسخ دینامیکی سریع، مدار جبران ساده، پهنای باند بهره زیاد، اندوکتانس خروجی کوچک و به اشتراک گذاری آسان جریان به طور گسترده ای مورد استفاده قرار می گیرد. کنترل حالت جریان بیشتر به کنترل جریان اوج و کنترل جریان متوسط تقسیم می شود. مزایای جریان اوج عبارتند از: 1) پاسخ سریع گذرا حلقه بسته، و همچنین پاسخ سریع گذرا به تغییرات در ولتاژ ورودی و بار خروجی. 2) طراحی حلقه کنترل آسان است. 3) مجهز به عملکرد تعادل مغناطیسی ساده و خودکار؛ 4) مجهز به عملکرد محدود کننده آنی پیک جریان و غیره. اما پیک جریان القایی ممکن است باعث نوسانات ساب هارمونیک در سیستم شود. اگرچه بسیاری از ادبیات تا حدودی این موضوع را معرفی کرده اند، اما هیچ تحقیق سیستماتیکی در مورد نوسانات ساب هارمونیک، به ویژه علل آنها و اجرای مدار خاص، انجام نشده است. این مقاله یک مطالعه سیستماتیک در مورد نوسانات ساب هارمونیک انجام خواهد داد.
علل نوسان هارمونیک 1
با در نظر گرفتن منبع تغذیه سوئیچینگ حالت اوج جریان مدولاسیون PWM (همانطور که در شکل 1 نشان داده شده است، و یک ساختار جبران شیب پایین ارائه می شود)، یک تحلیل دقیق از دیدگاه های مختلف در مورد علل نوسانات ساب هارمونیک انجام می شود.
برای حالت کنترل حلقه داخلی فعلی، شکل 2 تغییر جریان القایی را زمانی نشان می دهد که سیکل وظیفه سیستم بیشتر از 50 درصد است و جریان اندوکتانس تحت یک مرحله کوچک Δ است، که در آن خط یکپارچه شکل موج جریان القایی را در طول عملکرد عادی سیستم نشان می دهد. خط چین نشان دهنده شکل موج واقعی جریان القایی است. مشاهده می شود که: 1) خطای جریان القایی سیکل ساعت اخیر بیشتر از خطای جریان اندوکتانس سیکل قبلی است، یعنی سیگنال خطای جریان القایی نوسان می کند و واگرا می شود و سیستم ناپایدار است. 2) دوره نوسان دو برابر دوره سوئیچینگ است، یعنی فرکانس نوسان 1/2 فرکانس سوئیچینگ است که منشاء نام نوسان ساب هارمونیک است. شکل 3 تغییر جریان القایی را در زمانی که سیکل وظیفه سیستم بیشتر از 50 درصد است و یک پله AD کوچک در چرخه وظیفه وجود دارد نشان می دهد که نشان می دهد سیستم نوسانات ساب هارمونیک را نیز تجربه خواهد کرد. هنگامی که چرخه وظیفه سیستم کمتر از 50 درصد است، اگرچه اختلالات در جریان القایی یا چرخه وظیفه نیز می تواند باعث نوسان سیگنال خطای جریان القایی شود، این نوسان متعلق به نوسان میرایی است. سیستم پایدار است.
