Cyfrowe sterowanie przetwornicą Buck – wykorzystanie półanalitycznych algorytmów splotowych SARA

• Autorzy: Kaczmarek J. , Suszyński R.

Identyfikatory

DOI

10.15199/13.2017.10.11

Warianty tytułu

EN

Buck converter using SARA to design digital control system

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

Współczesne przetwornice DC-DC muszą zapewnić odpowiednią jakość napięcia zasilania w układach o gwałtownych zmianach poboru mocy, dlatego ważne jest odpowiednie dobranie parametrów transmitancji cyfrowego układu sterującego pracą bloku głównego przetwornicy. Najczęściej realizuje się to za pomocą tzw. prototypu analogowego. Najpierw dobiera się transmitancję dla analogowego układu sterującego, a następnie dokonuje się jej transformacji w postać dyskretną. Istotnym problemem jest dokładność tego przekształcenia przy zachowaniu umiarkowanej złożoności obliczeń numerycznych. Niedokładne odwzorowanie funkcji analogowej powoduje wyraźne pogorszenie parametrów dynamicznych przetwornicy sterowanej cyfrowo, w porównaniu do sterowanej przez prototyp analogowy. W publikacji pokazano sposób użycia półanalitycznych algorytmów splotowych SARA do przekształcenia transmitancji analogowej w postać dyskretną oraz ich wykorzystanie do dwukrotnego obniżenia częstotliwości pracy cyfrowego układu sterującego, w odniesieniu do częstotliwości pracy bloku głównego przetwornicy.

EN

Modern power systems have to ensure the quality of power supply in spite of the rapid changes of power consumption. Choosing the appropriate parameters of the transfer function of the digital control circuit of the converter main block is especially important. The most common method of obtaining the discrete transfer function of control circuit is an analog prototype. An important problem is the accurate conversion of the analog transfer function in the discrete transfer function. Inaccurate transformation of the analog transfer function causes significant deterioration of the dynamic parameters of the converter controlled digitally in comparison to the converter controlled by an analog control system prototype. The paper shows how to use semi-analytical recursive algorithms of convolution calculations (SARA) to convert analog transfer function in discrete form. With SARA algorithms, it is possible to reduce twice the frequency of the digital circuit of the converter in comparison to the frequency of the converter power stage.

Słowa kluczowe

PL

SARA; przetwornica DC/DC; przetwornica Buck

EN

SARA; DC-DC converters; Buck converters

• Wydawca: Wydawnictwo SIGMA-NOT
• Czasopismo: Elektronika : konstrukcje, technologie, zastosowania
• Rocznik: 2017
• Tom: Vol. 58, nr 10
• Strony: 44--47
• Opis fizyczny: Bibliogr. 13 poz., rys., tab., wykr.

Twórcy

autor

Kaczmarek J.

• Politechnika Koszalińska, Wydział Elektroniki i Informatyki, ul. JJ Śniadeckich 2, 75-453 Koszalin

autor

Suszyński R.

• Politechnika Koszalińska, Wydział Elektroniki i Informatyki, ul. JJ Śniadeckich 2, 75-453 Koszalin

Bibliografia

• [1] H . Peng, A. Prodic, E. Alarcon, D. Maksimovic, (2007) „Modeling of Quantization Effects in Digitally Controlled DC-DC Converters”, IEEE Trans. Power Electron., Vol. 22, No. 1, pp. 208–215.
• [2] T. Takayama, D. Maksimović, (2006) „Digitally controlled 10 MHz monolithic buck converter”, 2006 IEEE Work. Comput. Power Electron., pp. 154–158.
• [3] D. Maksimovic, R. Zane, (2006) „Small-signal Discrete-time Modeling of Digitally Controlled DC-DC Converters”, 2006 IEEE Workshops on Computers in Power Electronics, No. 1, pp. 231–235.
• [4] R. W. Erickson, (2001) Fundamentals of power electronics, Norwell Mass.: Kluwer Academic Publishers.
• [5] M. Kazimierczuk, (2008) Pulse-width modulated DC-DC power converters, First Edit. A John Wiley and Sons, Ltd, Publication.
• [6] W. Janke, (2012) „Averaged models of pulse-modulated DC-DC power converters. Part II. Models based on the separation of variables”, Arch. Electr. Eng., Vol. 61, No. 4, pp. 633–654.
• [7] A. Prodić, D. Maksimović, R.W. Erickson, (2001) „Design and implementation of a digital PWM controller for a high-frequency switching DC-DC power converter”, IECON’01. 27th Annual Conference of the IEEE Industrial Electronics Society, Vol. 2, pp. 893–898.
• [8] International Rectifier, (2005) „IR3637SPBF – 1 % Accurate Synchronous PWM Controller. Data Sheet No. PD94713”, Internationl Rectifier. pp. 1–21.
• [9] G. Blakiewicz, (2006) „Zastosowanie algorytmów splotowych w syntezie cyfrowych sterowników przetwornic impulsowych”, w Krajowa Konferencja Elektroniki, Vol. 2, pp. 1–6.
• [10] W. Pietrenko, W. Janke, M.K. Kazimierczuk, (2001) „Application of semianalytical recursive convolution algorithms for large-signal time-domain simulation of switch-mode power converters”, IEEE Trans. Circuits Syst. I Fundam. Theory Appl., Vol. 48, No. 10, pp. 1246–1252.
• [11] W. Janke, (2005) „Warunki stabilności algorytmów symulacji stanów przejściowych w dziedzinie czasu. Raport naukowy Katedry Systemów Elektronicznych”, Koszalin.
• [12] W. Janke, G. Blakiewicz, (1995) „Semi-analytical recursive algorithms for convolution calculations”, IEE Proceedings - Circuits, Devices and Systems, Vol. 142, No. 2. pp. 125.
• [13] G. Blakiewicz, W. Janke, (2001) „Recursive convolution algorithms for time-domain simulation of electronic circuits”, Comput. Methods Sci. Technol., Vol. 7, No. 2, pp. 91–109.