Subharmooniliste võnkumiste uurimine lülitustoiteallika tippvoolurežiimis
Alalis-alalisvoolu lülitustoiteallikat on laialdaselt kasutatud elektroonika, elektriseadmete ja kodumasinate valdkonnas, kuna selle eelised on väikesed, kerge kaal, kõrge efektiivsus ja stabiilne jõudlus, mis on jõudnud kiire arengu perioodi. DC-DC lülitustoiteallikas kasutab lülititena toitepooljuhte ja reguleerib väljundpinget, kontrollides lülitite töötsüklit. Juhtahela topoloogia jaguneb voolurežiimiks ja pingerežiimiks. Voolurežiimi juhtimist kasutatakse laialdaselt tänu selle eelistele, nagu kiire dünaamiline reaktsioon, lihtsustatud kompensatsiooniahel, suur ribalaius, väike väljundinduktiivsus ja lihtne voolu jagamine. Voolurežiimi juhtimine jaguneb veel tippvoolu juhtimiseks ja keskmise voolu juhtimiseks. Tippvoolu eelised on: 1) kiire transientne suletud ahela reaktsioon, samuti kiire transientreaktsioon sisendpinge ja väljundkoormuse muutustele; 2) Juhtkontuuri on lihtne kujundada; 3) varustatud lihtsa ja automaatse magnetilise tasakaalu funktsiooniga; 4) Varustatud hetkelise tippvoolu piiramise funktsiooniga jne. Kuid tippinduktiivvool võib põhjustada süsteemis subharmoonseid võnkumisi. Kuigi paljud kirjandused on seda mingil määral tutvustanud, ei ole süstemaatilist uurimistööd subharmooniliste võnkumiste, eriti nende põhjuste ja spetsiifilise vooluahela rakendamise kohta. See artikkel viib läbi süstemaatilise uuringu subharmooniliste võnkumiste kohta.
1. harmoonilise võnkumise põhjused
Võttes näitena PWM-i modulatsiooni tippvoolu režiimi lülitustoiteallika (nagu on näidatud joonisel 1 ja pakkudes alla kalde kompenseerimise struktuuri), viiakse subharmoonilise võnkumise põhjuste üksikasjalik analüüs läbi erinevatest vaatenurkadest.
Voolu siseahela juhtimisrežiimi puhul on joonisel 2 näidatud induktiivsuse voolu muutus, kui süsteemi töötsükkel on suurem kui 50 protsenti ja induktiivvool läbib väikese sammu Δ, kus pidev joon tähistab induktiivvoolu lainekuju süsteemi normaalse töö ajal, ja katkendjoon tähistab induktiivvoolu tegelikku töölainekuju. On näha, et: 1) viimase taktitsükli induktiivvoolu viga on suurem kui eelmise tsükli induktiivvoolu viga, st induktiivvoolu veasignaal võngub ja lahkneb ning süsteem on ebastabiilne; 2) Võnkeperiood on kahekordne lülitusperiood ehk võnkesagedus on 1/2 lülitussagedusest, millest tuleneb ka nimetus subharmonic oscillation. Joonisel 3 on kujutatud induktiivvoolu muutust, kui süsteemi töötsükkel on suurem kui 50 protsenti ja töötsüklis on väike samm AD, mis näitab, et süsteemis esineb ka subharmooniline võnkumine. Kui süsteemi töötsükkel on alla 50 protsendi, ehkki induktiivsusvoolu või töötsükli häired võivad samuti põhjustada võnkumist induktiivvoolu veasignaalis, kuulub see võnkumine sumbumise võnkumiste hulka. Süsteem on stabiilne.
