Общий подход для получения широтно-импульсной модуляции - основанной на регуляторе скользящего режима для преобразователей питания в прерывистом режиме проводимости

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Министерство образования и науки Российской Федерации

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования

«Южно-Уральский государственный университет»

(Национальный исследовательский университет)

Факультет «Приборостроительный»

Кафедра «ИКТ»

РЕФЕРАТ

Общий подход для получения широтно-импульсной модуляции - основанной на регуляторе скользящего режима для преобразователей питания в прерывистом режиме проводимости

Проверил:

Девятов М.А.

Автор отчета:

студент группы

Челябинск 2015

Введение

Преобразователи постоянного тока может работать в непрерывном режиме проводимости или в прерывистом режиме проводимости. В зависимости от выбора частоты переключения, и относительных величин нагрузки и индуктивного накопителя. Структура широтно-импульсной модуляции основана на регуляторах скользящего режима для преобразователей постоянного тока в процессе эксплуатации в режиме непрерывной проводимости , была подробно рассмотрена в предыдущей главе, в которой модели систем, законы управления скользящим режимом, и компьютерное моделирование представлены в деталях. На практике работа в прерывистом режиме проводимости обладает более быстрой переходной характеристикой за счет более высоких напряжений устройства (device stresses).

Это все еще часто использующийся режим работы для маломощных исполнительных устройств, и его практическая значимость не должна оставаться не замечена. Однако результаты, представленные в предыдущей главе, не применимы к преобразователям постоянного тока работающим в прерывистом режиме проводимости из-за принципиальной разницы динамических свойств между двумя операциями. Таким образом ШИМ основанная на блоке управления скользящим режимом, который будет использоваться для преобразователей постоянного тока работающих в режиме прерывистой проводимости, модели систем и законы управления должны быть перестроены. Основное различие заключается в структурном составе соответствующих моделей преобразователя, для преобразователей с непрерывным режимом проводимости (билинейная) и для преобразователей с прерывистым режимом проводимости (трилинейная).

В этой главе мы продолжим поиск объединенного подхода для структуры регулятора скользящего режима в преобразователях постоянного тока и, в частности, мы получаем модели систем и законы управления скользящим режимом для аналога преобразователя в прерывистом режиме проводимости (counterparts). В дополнение к выводу моделей систем и законов управления, сравнительное исследование также служит для оценки производительности скользящего режима, управляемого преобразователем постоянного тока в режиме прерывистой проводимости, когда управляющие устройства получены полагая операцию прерывистого режима проводимости и операцию непрерывного режима проводимости. Компьютерные моделирования используются в целях оценки и проверки.

Стоит отметить, что основной принцип структуры подхода, описанного ранее может использоваться для: структуры мульти-переключателей / мульти структурированных систем преобразователя, например, коррекции коэффициента мощности и параллельно соединенных преобразователей в любом режиме проводимости. Однако, чтобы избежать недопонимания основных аспектов, наше обсуждение здесь ограничено основным преобразователем постоянного тока, а именно, понижающий, повышающий и повышающий - понижающий преобразователь.

1. Модель преобразователя пространства состояний в преобразователях постоянного тока в режиме прерывистой проводимости

Как ранее отмечалось, в модели преобразователя пространства состояния в режиме прерывистой проводимости принята в структуре этого подхода. Различие между этой моделью и моделью преобразователя в непрерывном режиме проводимости - заключается, в добавлении этапа нулевого тока катушки индуктивности. Здесь, модели преобразователя прерывистого режима проводимости будет разработана, путем введения дополнительных условий, известных как виртуальные компоненты коммутации, в модели. Такая аналогия - только теоретическое представление. Там нет дополнительного физического переключателя необходимого в схеме преобразователя.

В случае понижающего, повышающего и повышающе - понижающего преобразователей виртуальные компоненты переключения U_l и U_B в верхней части реального физического компонента коммутации “где логика 1 и 0 представляют "ON" и "OFF” стадии

Таблица 7.1. переключателя фактического питания, введены в модели

Здесь, условие (7.1) выводит, что U_L наследует логическое состояние 1 каждый раз, когда ток катушки индуктивности I_L проводит, и условие (7.2) выводит, что «U_B наследует логическое состояние 1 только тогда, когда ток катушки индуктивности проводит, и выключатель питания выключен (u = 0).

Рисунок 7.1 иллюстрирует типичное поведение тока индуктивности преобразователя постоянного тока, как в операциях при непрерывном режиме проводимости и прерывистом. Соответствующая скорость изменения токов индуктивности (т.е. и ) и в пространстве состояния тока индуктора i_l описания для понижающего, повышающего и повышающе- понижающего преобразователей отображаются в таблице 7.1. Как видно, что в непрерывном режиме проводимости, U_B всегда 1 каждый раз, когда U = 0, т.е., U_B=U. Таким образом, полученная модель для работы в прерывистом режиме проводимости, который включает в себя U_B может быть легко преобразован к модели с непрерывным режимом проводимости, через замену условия U_B=U.

Отношения между выходным напряжением пространства состояний преобразователей , ток индуктивности i_L сигнал переключения и ток нагрузки i_ф также показаны в таблице 7.1.

РИСУНОК 7.1 Типичное поведение тока индуктора в преобразователе постоянного тока, под (а) непрерывный режим проводимости и под (б) прерывистый режим проводимости.

2. Подход

В этом разделе описаны, метод моделирования и подробные процедуры для проектирования ШИМ- на основе скользящего режима для преобразователей постоянного тока с использованием прерывистого режима проводимости. ток проводимость преобразователь проектирование

2.1 Система моделирования

Тот же набор пропорционально-интегрально-производными преобразователей (ПИД) скользящий режим управляющий напряжением в преобразователях постоянного тока, обсуждавшихся в предыдущей главе, рассмотрены здесь. На рисунок 6.1 изображена принципиальная схема преобразователей. Подобно методике непрерывного режима проводимости, мы сначала выражаем контрольные переменные x ПИД в скользящем режиме управляющим напряжением в виде:

Где x₁, x₂ и x₃ означают ошибку напряжения, ошибочная динамика напряжения (или скорость изменения погрешности напряжения), и интеграл ошибки напряжения, соответственно. Замена моделей поведения преобразователей в прерывистом режиме проводимости (в таблице 7.1) и (7.3) производятся следующие описания переменных управления x_buck , x_boost и x_buck-boost для понижающего, повышающего и повышающего - понижающего преобразователя, соответственно.

Далее, время дифференцирования уравнений (7.4), (7.5) и (7.6) производится описание пространства состояний, необходимых для проектирования контроллера соответствующего преобразователю.

Для понижающего преобразователя:

Для повышающего преобразователя:

Таблица 7.2 Описание скользящего режима управляющего напряжением понижующим, повышающим и повышающих - понижающих преобразователей, работающих в прерывистом режиме проводимости

Для понижающего - повышающего преобразователя:

Здесь ?= 1 - это обратная логика U, которая используется для моделирования повышающей и понижающей повышающей топологии. Перегруппировка описания пространства состояний (7,7), (7,8) и (7,9) в стандартной форме дает

Где ?= U или ? (в зависимости от топологии). Результаты приведены в табличной форме, изображенной в таблице 7.2.

Осмотр уравнений проверяет наличие трех структур пространства состояний (трёхлинейная структура) в каждом преобразователе. В случае понижающего преобразователя, одна структура существует тогда, когда U=1 и U_L=1, другая существует тогда, когда U=0 и U_L=1 и третья существует тогда, когда U=0 и U_L=0. Для повышающего и понижающего - повышающего преобразователей одна структура существует при U=1 и U_B=0, другая существует когда U=0 и U_B=1, и третья существует когда U=0 и U_B=0.

2.2 Конструкция контроллеров

С системным моделированным завершено, следующий этап проект контроллера. Мы принимаем тот же ПИД контроллер в скользящем режиме управляющим напряжением, как в предыдущей главе, у которого есть закон управления, который использует функцию переключения

где S - мгновенно фазовая траектория, и описывается как

где J^T = [б₁ б₂ б₃] и б₁, б₂ и б3 являются коэффициентами скольжения.

Размещено на Allbest.ru