Przedstawiono weryfikację nowej, oryginalnej koncepcji sterowania napięciem wyjściowym przetwornic DC/DC, polegającą na wykorzystaniu zasady zachowania energii. Dokonano porównania parametrów klasycznych przetwornic DC/DC standardu przemysłowego (stosując układ LT1170, który wykorzystuje metodę sterowania prądem) z przetwornicami wyposażonymi w analogowo-cyfrowy układ sterujący zaproponowany przez autorów. Wyniki przeprowadzonych badań wykazały bardzo dobre parametry porównywanych układów. Testy jednoznacznie wykazują dużo lepszą dynamikę oraz brak przesterowania dla konwertera sterowanego według opisanej metody, szczególnie dla zmiennych warunków obciążenia.
EN
In the paper verification of new DC/DC converters control method, designed by authors with use of law of conservation of energy is presented. A comparison was made between classic DC/DC converters used widely in industry (for comparison LT1170 device was chosen - current control method), with converters equipped with analog-digital controller designed by authors. Results of conducted simulation research confirmed superior parameters of proposed solution when compared to classic converters, and much better immunity to changes in loads resistance. Both solutions have similar static parameters. Proposed method is an attractive alternative for actual DC/DC converters control methods.
2
Dostęp do pełnego tekstu na zewnętrznej witrynie WWW
Increasing requirements for power supplies make it increasingly difficult to meet these requirements by using classical converter control methods. Already developed control methods are constantly being improved, while at the same time new solutions are tested. Such a solution is to use the law of conservation of energy to stabilize the output voltage of the converter (Bumblebee project). During the research on the digital version of the converter control circuit operating according to the new method, the characteristic oscillations in the steady state were observed. The article shows the causes of this undesirable phenomenon and how to eliminate it.
PL
Rosnące wymagania stawiane układom zasilającym sprawiają, że coraz trudniej je spełnić wykorzystując klasyczne metody sterowania przetwornicami. Obecnie intensywnie poszukuje się metod udoskonalenia sterowania lub opracowywane są nowe. Takim rozwiązaniem jest wykorzystanie zasady zachowania energii do stabilizacji napięcia wyjściowego przetwornicy (projekt Bumblebee). W trakcie prac nad cyfrową wersją układu sterującego pracą przetwornicy zaobserwowano charakterystyczne oscylacje w stanie ustalonym. W artykule pokazano przyczyny tego niepożądanego zjawiska i sposób jego eliminacji.
Opisano sposób formułowania i postać uśrednionego elektrotermicznego, małosygnałowego modelu dławikowych przetwornic boost. Za pomocą tego modelu wyznaczono charakterystyki częstotliwościowe badanej przetwornicy dla różnych warunków chłodzenia elementów półprzewodnikowych, zawartych w tej przetwornicy. Na podstawie uzyskanych wyników obliczeń stwierdzono wzrost tłumienia składowej zmiennej napięcia wyjściowego rozważanej przetwornicy przy wzroście częstotliwości sygnału sterującego i przy wzroście rezystancji termicznej elementów półprzewodnikowych.
EN
In this paper the method of formulating the electrothermal small-signal averaged model of the boost converter for SPICE, as well as a final form of such model are presented and described in details. Using this model the frequency characteristics of the boost converter with the MOS transistor as the power switch at the various cooling conditions of semiconductor devices have been calculated and discussed. As results from investigations, increasing both the thermal resistance of the semiconductor devices and a frequency of the controlling signal result in decreasing the ripple voltage at the converter output.
Przedstawiono nową, oryginalną koncepcję sterowania pracą przetwornic DC/DC wykorzystującą zasadę zachowania energii. Utrzymując stałą ilość energii zgromadzonej w przetwornicy, będącej odpowiednikiem napięcia referencyjnego w klasycznych metodach sterowania, układ sterowania wymusza żądaną wartość napięcia wyjściowego układu. Układ sterowania tylko raz, na początku każdego cyklu pracy mierzy zmienne stanu i podejmuje decyzję o czasie trwania fazy ON, uwzględniając aktualne parametry punktu pracy przetwornicy. Opis matematyczny działania regulatora jest odmienny od stosowanych dotychczas rozwiązań np. regulatorów PID, sterowania wartością prądu cewki lub metody Sliding Edge. Jest to nowy mechanizm regulacji napięcia wyjściowego, odpowiadający możliwościom układów sterowania realizowanych w technice cyfrowej lub analogowo-cyfrowej. Proponowane rozwiązanie charakteryzuje się bardzo dużą dynamiką, krótkim czasem reakcji i brakiem oscylacji napięcia wyjściowego przetwornicy w stanie nieustalonym.
EN
In this paper authors presents new approach to the problem of controlling operation of DC/DC converters. This new approach is based on law of conservation of energy. By keeping constant amount of energy accumulated in converter, which is an equivalent to reference voltage in classic control methods, controller forces required output voltage level. Controller measures state variables only once and makes decision on duration of ON-phase, taking into consideration actual parameters of converter's fixed point. Mathematical controller description is different than typical solutions used up to date, for example PID regulators, coil current controlling, or Sliding Edge method. It's a new way of controlling output voltage that equals capabilities of control circuits build in digital or analog-digital technologies. Proposed solution has very high dynamics, short response time, and lack of oscillations of converter's output voltage in unsteady state.
JavaScript jest wyłączony w Twojej przeglądarce internetowej. Włącz go, a następnie odśwież stronę, aby móc w pełni z niej korzystać.