Istraživanje subharmonijskih oscilacija u vršnom strujnom načinu sklopnog napajanja
DC-DC preklopno napajanje naširoko se koristi u području elektronike, električne opreme i kućanskih aparata zbog svojih prednosti male veličine, male težine, visoke učinkovitosti i stabilnih performansi, ulazeći u razdoblje brzog razvoja. DC-DC prekidačko napajanje koristi poluvodiče snage kao sklopke i prilagođava izlazni napon kontroliranjem radnog ciklusa sklopki. Topologija upravljačkog kruga podijeljena je na strujni način i naponski način. Kontrola strujnog načina rada naširoko se koristi zbog svojih prednosti kao što su brzi dinamički odziv, pojednostavljeni kompenzacijski krug, velika propusnost pojačanja, mali izlazni induktivitet i jednostavno dijeljenje struje. Regulacija strujnog načina se dalje dijeli na regulaciju vršne struje i regulaciju prosječne struje. Prednosti vršne struje su: 1) brz prijelazni odziv zatvorene petlje, kao i brz prijelazni odziv na promjene ulaznog napona i izlaznog opterećenja; 2) Kontrolnu petlju je lako dizajnirati; 3) Opremljen jednostavnom i automatskom funkcijom magnetske ravnoteže; 4) Opremljen funkcijom ograničenja trenutne vršne struje, itd. Međutim, vršna struja induktiviteta može uzrokovati subharmonijske oscilacije u sustavu. Iako je mnoga literatura to donekle predstavila, nije bilo sustavnog istraživanja subharmonijskih oscilacija, posebno njihovih uzroka i specifične izvedbe sklopa. Ovaj će članak provesti sustavnu studiju subharmonijskih oscilacija.
Uzroci 1. harmonijskog titranja
Uzimajući PWM modulaciju vršne struje preklopnog napajanja kao primjera (kao što je prikazano na slici 1, i pružajući strukturu kompenzacije silaznog nagiba), detaljna analiza je provedena iz različitih perspektiva o uzrocima subharmonijske oscilacije.
Za način upravljanja strujnom unutarnjom petljom, Slika 2 prikazuje promjenu struje induktiviteta kada je radni ciklus sustava veći od 50 posto i struja induktiviteta prolazi kroz mali korak Δ, gdje puna linija predstavlja valni oblik struje induktiviteta tijekom normalnog rada sustava, a isprekidana linija predstavlja stvarni radni valni oblik struje induktiviteta. Može se vidjeti da: 1) pogreška struje induktiviteta posljednjeg takta je veća od pogreške struje induktiviteta prethodnog ciklusa, to jest, signal pogreške struje induktiviteta oscilira i divergira, a sustav je nestabilan; 2) Period titranja je dva puta veći od sklopnog perioda, odnosno frekvencija titranja je 1/2 sklopne frekvencije, od čega potječe naziv subharmonijska oscilacija. Slika 3 prikazuje varijaciju struje induktiviteta kada je radni ciklus sustava veći od 50 posto i postoji mali korak AD u radnom ciklusu, što ukazuje da će sustav također doživjeti subharmonijske oscilacije. Kada je radni ciklus sustava manji od 50 posto, iako smetnje u struji induktiviteta ili radnom ciklusu također mogu uzrokovati oscilacije u signalu pogreške struje induktiviteta, ove oscilacije pripadaju oscilacijama prigušenja. Sustav je stabilan.
