Tutkimus aliharmonisesta värähtelystä hakkuriteholähteen huippuvirran tilassa
DC-DC-kytkentävirtalähdettä on käytetty laajalti elektroniikan, sähkölaitteiden ja kodinkoneiden aloilla, koska sen etuja ovat pieni koko, keveys, korkea hyötysuhde ja vakaa suorituskyky. DC-DC-hakkuriteholähde käyttää tehopuolijohteita kytkiminä ja säätää lähtöjännitettä ohjaamalla kytkinten käyttöjaksoa. Ohjauspiirin topologia on jaettu virta- ja jännitemoodiin. Virtatilan ohjausta käytetään laajalti sen etujen, kuten nopean dynaamisen vasteen, yksinkertaistetun kompensointipiirin, suuren vahvistuksen kaistanleveyden, pienen lähtöinduktanssin ja helpon virranjaon ansiosta. Virtatilan ohjaus jaetaan edelleen huippuvirran ohjaukseen ja keskimääräiseen virransäätöön. Huippuvirran edut ovat: 1) nopea transientti suljetun silmukan vaste sekä nopea transienttivaste tulojännitteen ja lähtökuorman muutoksiin; 2) Ohjaussilmukka on helppo suunnitella; 3) Varustettu yksinkertaisella ja automaattisella magneettisella tasapainotoiminnolla; 4) Varustettu hetkellisen huippuvirran rajoitustoiminnolla jne. Huippuinduktanssivirta voi kuitenkin aiheuttaa aliharmonisia värähtelyjä järjestelmässä. Vaikka monissa kirjallisuuksissa tämä on jossain määrin esitelty, ei ole tehty systemaattista tutkimusta aliharmonisista värähtelyistä, etenkään niiden syistä ja tietyn piirin toteutuksesta. Tämä artikkeli suorittaa systemaattisen tutkimuksen aliharmonisista värähtelyistä.
1. harmonisen värähtelyn syyt
Ottamalla esimerkkinä PWM-modulaatiohuippuvirran tilakytkentäisen teholähteen (kuten kuvassa 1, ja tarjoamalla alaspäin kompensoivan rakenteen), tehdään yksityiskohtainen analyysi eri näkökulmista aliharmonisen värähtelyn syistä.
Virran sisäisen silmukan ohjaustilassa kuvassa 2 näkyy induktanssivirran muutos, kun järjestelmän toimintajakso on yli 50 prosenttia ja induktanssivirta käy läpi pienen askeleen Δ, jossa kiinteä viiva edustaa induktanssivirran aaltomuotoa järjestelmän normaalin toiminnan aikana, ja katkoviiva edustaa induktanssivirran todellista työaaltomuotoa. Voidaan nähdä, että: 1) jälkimmäisen kellojakson induktanssivirtavirhe on suurempi kuin edellisen jakson induktanssivirran virhe, eli induktanssivirran virhesignaali värähtelee ja hajoaa ja järjestelmä on epävakaa; 2) Värähtelyjakso on kaksinkertainen kytkentäjaksoon verrattuna, eli värähtelytaajuus on 1/2 kytkentätaajuudesta, josta nimitys subharmonic oscillation on peräisin. Kuvassa 3 on esitetty induktanssivirran vaihtelu, kun järjestelmän toimintajakso on yli 50 prosenttia ja toimintajaksossa on pieni askel AD, mikä osoittaa, että järjestelmä kokee myös aliharmonista värähtelyä. Kun järjestelmän toimintajakso on alle 50 prosenttia, vaikka häiriöt induktanssivirrassa tai toimintajaksossa voivat myös aiheuttaa värähtelyä induktanssivirran virhesignaalissa, tämä värähtely kuuluu vaimennusvärähtelyyn. Järjestelmä on vakaa.
