Έρευνα για την υποαρμονική ταλάντωση στη λειτουργία ρεύματος αιχμής της τροφοδοσίας μεταγωγής
Το τροφοδοτικό μεταγωγής DC-DC έχει χρησιμοποιηθεί ευρέως στους τομείς των ηλεκτρονικών, του ηλεκτρικού εξοπλισμού και των οικιακών συσκευών λόγω των πλεονεκτημάτων του μικρού μεγέθους, μικρού βάρους, υψηλής απόδοσης και σταθερής απόδοσης, εισερχόμενος σε μια περίοδο ταχείας ανάπτυξης. Το τροφοδοτικό μεταγωγής DC-DC χρησιμοποιεί ημιαγωγούς ισχύος ως διακόπτες και ρυθμίζει την τάση εξόδου ελέγχοντας τον κύκλο λειτουργίας των διακοπτών. Η τοπολογία του κυκλώματος ελέγχου χωρίζεται σε λειτουργία ρεύματος και κατάσταση τάσης. Ο έλεγχος λειτουργίας ρεύματος χρησιμοποιείται ευρέως λόγω των πλεονεκτημάτων του, όπως η γρήγορη δυναμική απόκριση, το απλοποιημένο κύκλωμα αντιστάθμισης, το μεγάλο εύρος ζώνης απολαβής, η μικρή επαγωγή εξόδου και η εύκολη κοινή χρήση ρεύματος. Ο έλεγχος τρέχουσας λειτουργίας χωρίζεται περαιτέρω σε έλεγχο ρεύματος αιχμής και έλεγχο μέσου ρεύματος. Τα πλεονεκτήματα του ρεύματος αιχμής είναι: 1) γρήγορη μεταβατική απόκριση κλειστού βρόχου, καθώς και γρήγορη μεταβατική απόκριση σε αλλαγές στην τάση εισόδου και στο φορτίο εξόδου. 2) Ο βρόχος ελέγχου είναι εύκολο να σχεδιαστεί. 3) Εξοπλισμένο με απλή και αυτόματη λειτουργία μαγνητικής ισορροπίας. 4) Εξοπλισμένο με στιγμιαία λειτουργία περιορισμού του ρεύματος αιχμής κ.λπ. Ωστόσο, το μέγιστο ρεύμα επαγωγής μπορεί να προκαλέσει υποαρμονικές ταλαντώσεις στο σύστημα. Αν και πολλή βιβλιογραφία έχει εισαγάγει αυτό σε κάποιο βαθμό, δεν έχει υπάρξει συστηματική έρευνα σχετικά με τις υποαρμονικές ταλαντώσεις, ειδικά τις αιτίες τους και την υλοποίηση συγκεκριμένων κυκλωμάτων. Αυτό το άρθρο θα διεξάγει μια συστηματική μελέτη για τις υποαρμονικές ταλαντώσεις.
Αιτίες 1ης αρμονικής ταλάντωσης
Λαμβάνοντας ως παράδειγμα την τροφοδοσία μεταγωγής ρεύματος αιχμής διαμόρφωσης PWM (όπως φαίνεται στο Σχήμα 1, και παρέχοντας μια δομή αντιστάθμισης καθοδικής κλίσης), διενεργείται λεπτομερής ανάλυση από διαφορετικές οπτικές γωνίες για τα αίτια της υποαρμονικής ταλάντωσης.
Για τη λειτουργία ελέγχου του τρέχοντος εσωτερικού βρόχου, το Σχήμα 2 δείχνει τη μεταβολή του ρεύματος επαγωγής όταν ο κύκλος λειτουργίας του συστήματος είναι μεγαλύτερος από 50 τοις εκατό και το ρεύμα επαγωγής υφίσταται ένα μικρό βήμα Δ, όπου η συμπαγής γραμμή αντιπροσωπεύει την κυματομορφή του ρεύματος επαγωγής κατά την κανονική λειτουργία του συστήματος, και η διακεκομμένη γραμμή αντιπροσωπεύει την πραγματική κυματομορφή εργασίας του ρεύματος επαγωγής. Μπορεί να φανεί ότι: 1) το σφάλμα ρεύματος επαγωγής του τελευταίου κύκλου ρολογιού είναι μεγαλύτερο από το σφάλμα ρεύματος επαγωγής του προηγούμενου κύκλου, δηλαδή, το σήμα σφάλματος ρεύματος επαγωγής ταλαντώνεται και αποκλίνει και το σύστημα είναι ασταθές. 2) Η περίοδος ταλάντωσης είναι διπλάσια της περιόδου μεταγωγής, δηλαδή η συχνότητα ταλάντωσης είναι το 1/2 της συχνότητας μεταγωγής, που είναι η προέλευση του ονόματος υποαρμονική ταλάντωση. Το σχήμα 3 δείχνει τη διακύμανση του ρεύματος επαγωγής όταν ο κύκλος λειτουργίας του συστήματος είναι μεγαλύτερος από 50 τοις εκατό και υπάρχει ένα μικρό βήμα AD στον κύκλο λειτουργίας, που δείχνει ότι το σύστημα θα έχει επίσης υποαρμονική ταλάντωση. Όταν ο κύκλος λειτουργίας του συστήματος είναι μικρότερος από 50 τοις εκατό, αν και οι διαταραχές στο ρεύμα επαγωγής ή στον κύκλο λειτουργίας μπορούν επίσης να προκαλέσουν ταλάντωση στο σήμα σφάλματος ρεύματος επαγωγής, αυτή η ταλάντωση ανήκει στην ταλάντωση εξασθένησης. Το σύστημα είναι σταθερό.
