Быстродействующий импульсный стабилизатор напряжения системы электропитания автономного объекта

• Автор: Капулин, Денис Владимирович
• Шифр специальности: 05.09.03
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2007
• Место защиты: Красноярск
• Количество страниц: 178 с. : ил.

Перечень сокращений
ВЕДЕНИЕ
1. АНАЛИЗ ЗАКОНОВ УПРАВЛЕНИЯ СТАБИЛИЗАТОРОВ НАПРЯЖЕНИЯ СЭП. ПРЕДЕЛЬНЫЕ ДИНАМИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ ИСН
1Л. Анализ применяемых законов управления ИСН
1.1.1. Закон управления, полученный по критерию равенства нулю среднего за период повторения импульсов значения напряжения на индуктивности дросселя
1.1.2. Оптимальный по быстродействию закон управления
1.2. Исследования смещения границ диапазона изменения интеграла сигнала рассогласования
1.3. Анализ динамических характеристик ИСН при прерывании модуляции
1.3.1. Анализ переходных процессов в ИСН с силовой цепью понижающего типа
1.3.2. Анализ переходных процессов в ИСН с силовыми цепями повышающего и инвертирующего типов
1.4. Оценка неоптимальности работы быстродействующего ИСН в режимах прерывания модуляции
1.5. Методика выбора параметров стабилизаторов напряжения
Выводы по первой главе
2. ДИСКРЕТНОЕ УСТРОЙСТВО УПРАВЛЕНИЯ БЫСТРОДЕЙСТВУЮЩИМ ИСН
2.1. Актуальность применения цифровых устройств управления импульсными стабилизаторами напряжения
2.2. Дискретное устройство управления ИСН
2.2.1. Особенности цифрового управления процессами
• 2.2.2. Структурная схема дискретного устройства управления
импульсными стабилизаторами напряжения
2.2.3. Дискретизация сигналов. Восстановление непрерывного сигнала по отдельным отсчетам
2.2.4. Определение адекватного количества интервалов дискретизации
2.3. Исследования работоспособности ИСН с дискретным управлением при различном количестве выборок с помощью имитационного моделирования
2.3.1. Анализ работы экстраполятора информационных сигналов
2.3.2. Исследования переходных процессов в ИСН ПН
2.3.3. Исследования переходных процессов в ИСН ПВ
2.4. Исследования частотных характеристик модуля выходного
импеданса ИСН
Выводы по второй главе

3. РЕАЛИЗАЦИЯ УСТРОЙСТВА УПРАВЛЕНИЯ ИСН
3.1. Дискретизация опорного сигнала ШИМ
3.2. Способы реализации цифрового устройства управления
3.2.1. Аппаратная реализация устройства управления
3.2.2. Программная реализация устройства управления
3.2.3. Аппаратно-программная реалзация устройства управления
3.3. Анализ средств аналого-цифровой обработки сигналов
3.4. Анализ современных технических средств цифровой обработки сигналов
3.4.1. Обзор программируемых логических интегральных схем
3.4.2. Общие сведения о базовых матричных кристаллах
3.4.3. Обзор микроконтроллеров
3.4.4. Обзор сигнальных процессоров
3.5. Особенности проектирования цифровой системы управления

Выводы по третьей главе
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
ПРИЛОЖЕНИЕ А
ПРИЛОЖЕНИЕ Б
ПРИЛОЖЕНИЕ В
ПРИЛОЖЕНИЕ Г
ПРИЛОЖЕНИЕ Д
АКТЫ

Перечень сокращений
АЛУ - арифметико-логическое устройство
АИМ - амплитудно-импульсная модуляция
АФНЧ - аналоговый фильтр низких частот
АЦП - аналого-цифровой преобразователь
БИС - интегральная схема большой степени интеграции
БПИ - блок прерывания интегрирования
БМК - базовый матричный кристалл
ГСА - граф-схема алгоритма
ДНИ - динамический наблюдатель напряжения
ДП - диагностический процессор
ИС - интегральная схема
ИСН - импульсный стабилизатор напряжения
ИСН ПН - ИСН с силовой цепью понижающего типа
ИСН ПВ - ИСН с силовой цепью повышающего типа
ИСН ИН - ИСН с силовой цепью инвертирующего типа
КЭП - канал энергопотребления
МК - микроконтроллер
МПА - микропрограммный автомат
НН - наблюдатель напряжения
ОЗУ - оперативное запоминающее устройство
ООС - отрицательная обратная связь
ОСБ - общесистемный блок
ПЗУ - постоянное запоминающее устройство
ПЛИС - программируемая логическая интегральная схема
РГТП - регистр последовательного приближения
СФНЧ - сглаживающий фильтр низких частот
СЭП - система электропитания
УВХ - устройство выборки и хранения
УУ - устройство управления
ЦАП - цифро-аналоговый преобразователь
ЦОС - цифровая обработка сигналов
ЦПОС - цифровой процессор обработки сигналов
ЦПУ - центральное процессорное устройство
ШИМ - широтно-импульсная модуляция

значении тока дросселя, а после коммутации ток дросселя должен пройти процесс спада до минимального значения, и только после этого запаздывания в начале следующего периода преобразования начнется рост тока дросселя, приводящий к возврату выходного напряжения к стабильному значению. Таким образом, при проведении исследований необходимо задавать момент коммутации нагрузки в соответствие с режимом, представленным на рис. 1.22, а.
Критерием окончания переходного процесса является вхождение выходного напряжения ИСН в измерительную «трубку», величина которой принята в 10% от минимально возможного отклонения выходного напряжения, определенного по соотношениям (1.24), (1.26), (1.35), (1.36). При выборе измерительной «трубки» меньшей ширины затрудняется определение момента окончания переходного процесса из-за пульсаций выходного напряжения ИСН.
Уровни ограничения диапазона возможного изменения интеграла сигнала рассогласования оказывают сильное влияние на амплитуду и длительность отклонения выходного напряжения стабилизаторов. Поэтому при проведении исследований уровни ограничения диапазона возможного изменения интеграла сигнала рассогласования необходимо варьировать с целью достижения желаемого вида переходного процесса с перерегулированием не выше 20 %.
Таким образом, целью проведения исследований работы стабилизаторов в режимах, приводящих к прерыванию модуляции, является определение зависимостей коэффициентов неоптимальности А., и Хи от параметров силовой цепи I, С, периода преобразования Т. В ходе исследований варьировались следующие параметры ИСН: частота
преобразования / в диапазоне от 20 кГц до 120 кГц с шагом 20 кГц, индуктивность дросселя I в диапазоне от 50 мкГн до 300 мкГн с шагом 50 мкГн и емкость конденсатора выходного фильтра С в диапазоне от 100 мкФ до 1000 мкФ с шагом 100 мкФ. Неизменяемые параметры силовых цепей и