Проектирование импульсных стабилизаторов напряжения с замкнутыми системами управления

• Автор: Кутов, Михаил Евгеньевич
• Шифр специальности: 05.09.12
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 1999
• Место защиты: Чебоксары
• Количество страниц: 123 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ

Введение
Глава 1. Синтез систем управления импульсными
стабилизаторами напряжения
1.1. Синтез систем управления ИСН в пространстве состояний
1.1.1. Основные допущения
1.1.2. Нелинейное уравнение динамики ИСН
1.1.3. Линеаризация уравнения динамики
1.1.4. Замкнутая система с обратной связью по состоянию
1.1.5. Вывод
1.2. Синтез системы с заданным показателем колебательности
1.2.1. Типовая ЛАЧХ
1.2.2. Корни замкнутой системы
1.2.3. ЛАЧХ статической системы
1.2.4. ЛАЧХ астатической системы
1.2.5. Динамические свойства
1.2.6. Определение коэффициентов обратных связей
1.2.7. Примеры
1.2.8. Вывод
Глава 2. Оптимальный синтез управления ИСН
2.1. Исходные положения
2.2. Поиск оптимального управления
2.3. Оптимальное управление при внешних возмущениях
2.4. Алгоритм оптимального синтеза
2.5. Моделирование ИСН с оптимальным регулятором
2.6. Вывод
Глава 3. Цифровые системы управления импульсными
стабилизаторами напряжения
3.1. Экспериментальное исследование ИСН с цифровой
системой управления с ШИМ
3.1.1 Структура системы управления
3.1.1 Результаты экспериментов

3.1.1 Выводы
* 3.2. Построение цифровых систем управления ориентированных
на применение цифровых процессоров обработки сигналов
3.3. Система управления ИСН с цифровой обратной связью по
напряжению и ограничением максимального тока транзистора '
3.3.1 Принцип работы
3.3.1 Построение модели
3.3.1 Псевдочастотные характеристики
3.3.1 Желаемая ЛАЧХ
3.3.1 Корректирующее звено
3.3.1 Цифровая реализация
3.3.1 Регулятор с насыщением
3.3.1 Комбинированное управление
3.3.1 Примеры
3.3.1 Выводы
Глава 4. Цифро-аналоговая система управления импульсными
стабилизаторами напряжения
4.1 Принцип работы
4.1 Построение модели
4.1 Псевдочастотные характеристики
4.1 Комбинированное управление
4.1 Примеры
4.1 Выводы
Заключение
Литература
Материалы о внедрении результатов работы
Приложения

ВВЕДЕНИЕ
В настоящее время для преобразования электрической энергии и построения систем электропитания с высокими массо-габаритными показателями широкое применение находят импульсные преобразователи постоянного напряжения (ИППН) [3-6]. По сравнению с преобразователями, работающими на частоте промышленной сети, импульсные преобразователи обладают рядом неоспоримых преимуществ, такими как высокая удельная мощность порядка 500-1500 Вт/дм3, широкий диапазон допустимых входных напряжений и высокий КПД порядка 80-85 %. Столь значительные успехи достигнуты благодаря:
1) увеличению частоты преобразования, которая в настоящее- время находится в пределах от 20 кГц до 1 МГц, что позволило значительно уменьшить габариты элементов, запасающих энергию (дросселей и конденсаторов);
2) использованию технологии поверхностного монтажа и современных материалов подложек - типа толстых пленок, керамических гибридных материалов и изолированных металлических подложек, компоненты, предназначенные для поверхностного монтажа значительно меньше по размерам, чем их варианты для монтажа в отверстия, а использование новых типов подложек решает проблемы отвода тепла;
3) улучшению качества компонентов, например, использованию конденсаторов имеющих лучшие значения удельной емкости, использованию новейших ферритовых материалов и аморфного железа, имеющих меньшие потери и больший диапазон изменения индукции для работы на высоких частотах преобразования;
4) применению в качестве ключей на частотах преобразования от 0,1 до 1 МГц полевых транзисторов, а для частот до 150 кГц биполярных транзисторов с изолированным затвором (БТИЗ), отличающихся высокими энергетическими показателями, низкой стоимостью, простотой и экономичностью управления.

Таким образом, приравнивая коэффициенты при одинаковых степенях і в двух последних уравнениях, находим вектор обратной связи по
переменным состояния эквивалентной системы
С, =|яГ 8*і\ = I-0,855 1,327 ||, а по (1.50) находим вектор ОС реальной системы
Є = I 2,260 3,445 Ц-10-5.
Подставляя И в (1.16) находим вектор ОС для системы управления, реализующей ШИМ-2,
Кт = I *,- *„ 1 = 10,73 1,47 I. (1.51)
Уравнение замыкания системы управления с ШИМ-2, представленной на рис. 1.7:
К3К2{иоп - клис)-*3/?дтф- = 0,
где *3 - коэффициент усиления суммирующего усилителя ВАЗ И К2 -коэффициент усиления ошибки рассогласования усилителя ВА2, ка = 0,1 - коэффициент передачи делителя. На основании последнего уравнения определим вектор передачи сигналов обратной связи
*т=| |*3Ддт К3К2ка\. (1.52)
В случае, если обратная связь берется по току конденсатора, то
*3*2(С70П - каис) - *з*дт іс - / = 0,
КгК7(и„ - кл) - КА й - к]
и вектор обратной связи *т
(1.53)
Принимая *дт =0,2 Ом, на основании (1.51-1.52) находим коэффициенты передачи соответствующих усилителей для системы с ОС по току дросселя: *3 = 3,65 , *2 = 3,86 , а для системы с ОС по току