Синтез широтно-импульсных преобразователей оптимальных по быстродействию

• Автор: Богданов, Константин Валериевич
• Шифр специальности: 05.13.01
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2006
• Место защиты: Красноярск
• Количество страниц: 156 с. : ил.

Содержание
Введение

Глава 1. Широтноимпульсные преобразователи. Основные методы исследования и синтеза

1.1. Постановка задачи синтеза широтноимпульсного преобразователя как вторичного источника питания

1.2. Компенсация динамических возмущений в конвертерах с

1.3. Схемы широтноимпульсных преобразователей постоянного напряжения

1.3.1. Основные типы широтноимпульсных преобразователей

1.3.2. Понижающий однотактный преобразователь

1.3.3. Повышающий широтноимпульсный преобразователь

1.3.4. Инвертирующий широтноимпульсный преобразователь и преобразователь Кука

1.3.5. Регулируемые двухтактные конвертеры

1.4. Управление преобразователями с ШИМ
1.5. Приближенные методы анализа широтноимпульсных преобразователей
1.5.1. Общие замечания
1.5.2. Метод возмущений
1.5.3. Метод осреднения переменных состояния
1.5.4. Метод гармонической линеаризации
Выводы
Глава 2. Методика синтеза широтноимпульсных преобразователей с
применением ЕОА и САЕ систем
2.1. Структурные схемы широтноимпульсных преобразователей
2.2. Расчт непрерывной части преобразователя
2.3. Синтез корректирующего звена
2.3.1. Метод фазовых траекторий. Коррекция в нелинейных системах
2.3.2. Скользящий режим в линейной системе. Оптимальность по
быстродействию
2.3.3. Особенности реализации реального корректирующего
устройства
Выводы
Глава 3. Анатаз оптимизированных преобразователей с ШИМ при
помощи компьютерного моделирования
3.1. Структурные и электрические схемы преобразователей
3.1.1. Сопоставление электрических и структурных схем с ШИМ
3.1.2. Анализ электрических схем при помощи i
3.1.3. Анализ структурных схем при помощи ii
3.2. Особенности параллельных схем
3.3. Оценка эффективности корректирующего устройства
Выводы
Г лава 4. Синтез реального оптимизированного конвертера с ИМ
4.1. Техническое задание
4.2. Расчт ключевого элемента и непрерывной части конвертера
4.3. Расчт коррелирующего устройства
4.4. Расчт повышающего преобразователя
Выводы
Заключение
Литература


Одной из наиболее сложных задач является правильный выбор схемы преобразователя, отвечающей заданным требованиям. Общий обзор схем преобразователей с ШИМ приведён в параграфе 1. Повышенные требования к надежности и динамическим характеристикам ИВЭП приводит к необходимости тщательного исследования влияния параметров ИСН на оптимальные (квазиоптимальные) по быстродействию законы управления ШИМ. Этот вид исследования является одним из наиболее важных и трудоемких, и состоит в выявлении изменения параметров оптимальных (квазиоптимальных) законов управления при изменении в выбранных пределах напряжения питания первичного источника, величины дежурной нагрузки, времени задержки срабатывания ключа и т. ИСН. Это позволяет дать рекомендации на условие выбора схемы ШИМ и параметров законов управления, которые при любых изменениях в выбранных диапазонах напряжения питания и сопротивления нагрузки, обеспечивают ИСН оптимальность (квазиоптимальность) по быстродействию, а также получить закон управления при конкретных параметрах ИСН из исследуемого диапазона. Кроме того, ИВЭП с широтно-импульсным регулированием ключа является нелинейной системой [, ]. Исследования подобных систем связано со значительными трудностями не только из-за наличия нелинейности, но и из-за отсутствия удовлетворительных математических моделей, которые обеспечивают формализацию процесса проектирования и высокую степень адекватности при минимальном времени решения и позволяют провести качественный анализ и синтез динамических свойств системы. На данный момент наиболее распространённым методом анализа преобразователей с ШИМ является метод осреднения переменных, рассмотренный в параграфе 1. Однако он абсолютно не учитывает возможность наличия больших возмущений при работе преобразователя, что крайне негативно сказывается на динамических характеристиках ИВЭП ШИМ в переходных режимах. Также этот метод не удовлетворителен для анализа оптимизированных по быстродействию систем с ШИМ. Таким образом, общим методом анализа систем с ШИМ является фактически только моделирование - разработка алгоритма решения задачи (математическая модель) и решение ее на ЭВМ. Для решения задачи построения ИСН, оптимального по быстродействию, можно выделить следующие этапы. Первым этапом моделирования является создание предварительной модели, по которой определяется базовая схема преобразователя, оптимальный (квазиоптимальный) закон управления и его эффективность. На следующем этапе составляется математическая модель ИСН с учетом оптимального (квазиоптимального) по быстродействию закона управления и по требованиям к динамике. По этой модели исследуется влияние параметров ИСН на параметры (коэффициента) оптимального по быстродействию закона управления, и определяется закон управления, который при любых изменениях (в выбранном диапазоне) напряжения питания и сопротивления нагрузки обеспечивает системе оптимальность по быстродействию. Следующим этапом синтеза является получение полной модели системы, созданной на основе программ схемотехнического проектирования. На этом этапе проводится техническая реализация синтезированного квазиоптимального по быстродействию закона управления ИСН с ШИМ, определяется влияние подключаемой активно - индуктивно - емкостной нагрузки, при которой возникает наибольшее возмущающее воздействие по току нагрузки, на квазиоптимальный по быстродействию закон управления и даются рекомендации по результатам исследования. Полная модель системы позволяет определить влияние технологического разброса параметров ИСН на квазиоптимальный но быстродействию закон управления. По результатам расчета отклонений вырабатываются рекомендации на раничение технологического разброса параметров при построении ИСН, квазиоптимального по быстродействию, с заданными статическими показателями. Целью работы является построение оптимального по быстродействию ИСН с ШИМ, при действии больших возмущений, на основе методов теории оптимального управления, методов математического моделирования и систем автоматизированного проектирования.