Techniki opisu impulsowych przetwornic napięcia stałego

• Autorzy: Janke, W.

Warianty tytułu

EN

The description methods of DC-DC power converters

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

Impulsowe przetwornice napięcia stałego są obszerną grupą układów energoelektronicznych. Jednym z podstawowych zagadnień w analizie i projektowaniu tych układów jest tworzenie opisów (modeli) bloków głównych, przydatnych do projektowania bloków sterujących. Techniki opisu omawiane w pracy odnoszą się bezpośrednio do bloków głównych impulsowych przetwornic napięcia stałego z modulacją szerokości impulsów (PWM), ze stałą częstotliwością kluczowania, ale mogą być też użyte w opisie innych układów energoelektronicznych. Typowe techniki opisu przetwornic opierają się na uśrednieniu przebiegów prądów i napięć na okres kluczowania. Istnieją dwie odmiany takich opisów oparte na uśrednieniu równań stanu oraz oparte na tworzeniu uśrednionego modelu zestawu idealnych przełączników. Są one uważane za równoważne, ale nie zawsze prowadzą do takich samych wyników. W pracy omówiono te techniki uśredniania, wskazując między innymi na pewne nieformalności, które mogą prowadzić do błędów. Zasygnalizowano inne możliwości tworzenia opisów przetwornic napięcia przydatnych w projektowaniu.

EN

DC-DC power converters are a broad class of power electronic circuits. Typical converter consists of a power stage and a control subcircuit. In the designing process of control subcircuit, the proper model of power stage should be used. The models of PWM DC-DC converters working with constant switching frequency, are discussed in the paper. Such models are formulated for currents and voltages averaged for switching period. There are two approaches to averaged model derivation: the state-space averaging and the application of averaged model of a switch pair. In the discussion of the above methods, some informalities in the creation of switch pair model, which may be a source of errors, are pointed out. Other possible approaches to the modeling of DC-DC converters are briefly outlined.

Słowa kluczowe

PL

przetwornice napięcia stałego; przekształtniki DC/DC; modele uśrednione

EN

DC-DC Power converters; Pulse-width modulation; Averaged models

• Czasopismo: Przegląd Elektrotechniczny
• Rocznik: 2012
• Tom: R. 88, nr 11b
• Strony: 5-10
• Opis fizyczny: Bibliogr. 24 poz., rys., wz.

Twórcy

autor

Janke, W.

• Politechnika Koszalińska, Wydział Elektroniki i Informatyki,

Bibliografia

• [1] Kazimierczuk M.K., Pulse-Width Modulated DC–DC Power Converters, J. Wiley, (2008)
• [2] Erickson R.W., Maksimovic D., Fundamentals of Power Electronics, 2-nd Edition, Kluwer, (2002)
• [3] Kazimierczuk M.K., Czarkowski D., Resonant Power Converters, 2-nd Edn, J. Wiley, (2011)
• [4] Mohan N., Undeland T.M., Robbins W.P., Power Electronics: Converters, Applications and Design, 3rd Edn., J. Wiley, (2003)
• [5] Wu K.C., Switch-Mode Power Converters, Elsevier Academic Press, (2006)
• [6] Voltage Regulator Module (VRM) and Enterprise Voltage Regulator-Down (EVRD), 11.0 Design Guidelines, Intel Corp., (2008)
• [7] M. Lee, et al., Modeling and Design for a Novel Adaptive Voltage Positioning (AVP) Scheme for Multiphase VRM, IEEE Trans. on Power Electronics, 23 (2008), n.4, 1733-1742
• [8] P.J. Liu et al., Dual-Current Pump Module for Transient Improvement of Step-Down DC-DC Converters, IEEE Trans. on Power Electronics, 24 (2009), n.4, 985-990
• [9] Ahmad J., Kim H.-J., A Voltage Based Maximum Power Point Tracker for Low Power and Low Cost Photovoltaic Applications, World Academy of Science, Engineering and Technology 60, (2009), 712-715
• [10] Salhi M, El-Bachtiri R., Maximum Power Point Tracking Controller for PV Systems Using a PI Regulator with Boost DC/DC Converter, ICGST-ACSE Journal, 8 (2009), Issue III, 21-27
• [11] Tse C.K., Bernardo M.D., Complex Behavior in Switching Power Converters, Proc. IEEE, 90(5) (2008), 768-781
• [12] Middlebrook R.D., Čuk S., A general unified approach to modeling switching-converter power stages, Proc. IEEE Power Electronic Specialists Conf., (1976), 18-34
• [13] Maksimowic D., Stankovic A.M., Thottuvelil V.J., Verghese G.C., Modeling and Simulation of Power Electronic Converters, Proc. IEEE, 89(6) (2001), 898-912
• [14] Vorperian V., Simplified Analysis of PWM Converters Using Model of PWM Switch. Part II: Discontinuous Conduction Mode IEEE Trans. on Aerospace and Electronic Systems, 26(3) (1990), 497-505
• [15] Sun J. et al., Averaged modeling of PWM Converters Operating in Discontinuous Conduction Mode, IEEE Trans. on Power Electronics, 16(4) (2001), 482-492
• [16] Iftikhar M.U., Lefranc P., Sadarnac D., Karimi C., Theoretical and Experimental Investigation of Averaged Modeling of Nonideal PWM DC-DC Converters Operating in DCM, PESC 2008, (2008), 2257-2263
• [17] Basso P., Switch-Mode Power Supply Spice Cookbook, McGraw-Hill, (2001)
• [18] Vorperian V., Simplified Analysis of PWM Converters Using Model of PWM Switch. Part I: Continuous Conduction Mode. IEEE Trans. on Aerospace and Electronic Systems, 26(3) (1990), 490-496
• [19] Maksimovic D., Erickson R.W., Advances in Averaged Switch Modeling and Simulation, Power Electronics Specialists Conference, Tutorial Notes, (1999)
• [20] Janke W., Averaged models of pulse-modulated DC-DC converter. Part I. Discussion of standard method. Submitted to Archives of Electrical Engineering
• [21] Janke W., Walczak M., Bączek M., Wpływ elementów pasożytniczych na charakterystyki wejściowe i wyjściowe impulsowych przetwornic napięcia, Modelowanie, Symulacja i Zastosowania w Technice, (2012),18-22.06.2012
• [22] Rajasekaran V., Sun J., Heck B.S., Bilinear Discrete-Time Modeling for Enhanced Stability Prediction and Digital Control Design, IEEE Trans. on Power Electronics, 18 (1) (2003), 381- 389
• [23] Maksimovic D., Zane R., Small-Signal Discrete-Time Modeling of Digitally Controlled PWM Converters, IEEE Trans. on Power Electronics, 22(6) (2007), 2252-2256
• [24] Janke W., Averaged models of pulse-modulated DC-DC converters. Part II: Models based on the separation of variables. Submitted to Archives of Electrical Engineering