Έρευνα σχετικά με την υποαρμονική ταλάντωση στη λειτουργία αιχμής ρεύματος των τροφοδοτικών μεταγωγής
Τα τροφοδοτικά μεταγωγής DC-Τα τροφοδοτικά μεταγωγής συνεχούς ρεύματος έχουν χρησιμοποιηθεί ευρέως στους τομείς των ηλεκτρονικών, του ηλεκτρικού εξοπλισμού και των οικιακών συσκευών λόγω των πλεονεκτημάτων τους: μικρού μεγέθους, μικρού βάρους, υψηλής απόδοσης και σταθερής απόδοσης και έχουν εισέλθει σε μια περίοδο ταχείας ανάπτυξης. DC-Τα τροφοδοτικά μεταγωγής συνεχούς ρεύματος χρησιμοποιούν ημιαγωγούς ισχύος ως διακόπτες για τη ρύθμιση της τάσης εξόδου ελέγχοντας τον κύκλο λειτουργίας των διακοπτών. Η τοπολογία του κυκλώματος ελέγχου του 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 σε έλεγχο ρεύματος αιχμής και έλεγχο μέσου ρεύματος. Τα πλεονεκτήματα του ρεύματος αιχμής είναι: 1) γρήγορη μεταβατική απόκριση κλειστού-βρόχου και γρήγορη μεταβατική απόκριση σε αλλαγές στην τάση εισόδου και στο φορτίο εξόδου. 2) Ο βρόχος ελέγχου είναι εύκολο να σχεδιαστεί. 3) Έχει μια απλή αυτόματη λειτουργία μαγνητικής ισορροπίας. 4) Διαθέτει στιγμιαία λειτουργία περιορισμού του ρεύματος αιχμής, κ.λπ. Ωστόσο, το μέγιστο ρεύμα επαγωγέα μπορεί να προκαλέσει υποαρμονικές ταλαντώσεις στο σύστημα. Αν και πολλή βιβλιογραφία το έχει εισαγάγει αυτό σε κάποιο βαθμό, δεν έχουν μελετήσει συστηματικά τις υποαρμονικές ταλαντώσεις, ειδικά τις αιτίες τους και τις συγκεκριμένες υλοποιήσεις κυκλωμάτων. Αυτό το άρθρο θα διεξάγει μια συστηματική μελέτη για τις υποαρμονικές ταλαντώσεις.
Αιτία 1ης αρμονικής ταλάντωσης
Λαμβάνοντας ως παράδειγμα το τροφοδοτικό μεταγωγής ρεύματος αιχμής διαμόρφωσης PWM (όπως φαίνεται στο Σχήμα 1, και παρέχεται η δομή αντιστάθμισης καθοδικής κλίσης), οι αιτίες της υποαρμονικής ταλάντωσης αναλύονται λεπτομερώς από διαφορετικές προοπτικές.
Για τη λειτουργία ελέγχου του τρέχοντος εσωτερικού βρόχου, το Σχήμα 2 δείχνει τη διακύμανση του ρεύματος του επαγωγέα όταν ο κύκλος λειτουργίας του συστήματος είναι μεγαλύτερος από 50% και το ρεύμα του επαγωγέα υφίσταται ένα μικρό βήμα. Η συμπαγής γραμμή αντιπροσωπεύει την κυματομορφή του ρεύματος του επαγωγέα κατά την κανονική λειτουργία του συστήματος και η διακεκομμένη γραμμή αντιπροσωπεύει την πραγματική κυματομορφή λειτουργίας του ρεύματος του επαγωγέα. Μπορεί να φανεί ότι: 1) το σφάλμα ρεύματος επαγωγής στον επόμενο κύκλο ρολογιού είναι μεγαλύτερο από αυτό στον προηγούμενο κύκλο, υποδεικνύοντας ότι το σήμα σφάλματος ρεύματος επαγωγής ταλαντώνεται και αποκλίνει και το σύστημα είναι ασταθές. 2) Η περίοδος ταλάντωσης είναι διπλάσια από την περίοδο μεταγωγής, που σημαίνει ότι η συχνότητα ταλάντωσης είναι η μισή της συχνότητας μεταγωγής. Αυτή είναι η προέλευση του ονόματος υποαρμονική ταλάντωση. Το σχήμα 3 δείχνει τη διακύμανση του ρεύματος του επαγωγέα όταν ο κύκλος λειτουργίας του συστήματος είναι μεγαλύτερος από 50% και υπάρχει ένα μικρό βήμα AD στον κύκλο λειτουργίας. Μπορεί να φανεί ότι το σύστημα παρουσιάζει επίσης υποαρμονική ταλάντωση. Όταν ο κύκλος λειτουργίας του συστήματος είναι μικρότερος από 50%, αν και οι διαταραχές στο ρεύμα του επαγωγέα ή στον κύκλο λειτουργίας μπορούν επίσης να προκαλέσουν ταλαντώσεις στο σήμα σφάλματος ρεύματος του επαγωγέα, αυτή η ταλάντωση ανήκει στην ταλάντωση αποσύνθεσης. Το σύστημα είναι σταθερό.
