Istraživanje subharmonijskih oscilacija u modu vršne struje sklopnih izvora napajanja
DC-DC sklopni izvori napajanja naširoko su korišteni u području elektronike, električne opreme i kućanskih aparata zbog svojih prednosti male veličine, male težine, visoke učinkovitosti i stabilnih performansi te su ušli u razdoblje brzog razvoja. DC-DC prekidački izvori napajanja koriste poluvodiče snage kao sklopke za podešavanje izlaznog napona kontroliranjem radnog ciklusa sklopki. Topologija njegovog 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 rada dijeli se na regulaciju vršne struje i regulaciju srednje struje. Prednosti vršne struje su: 1) brzi prijelazni odziv zatvorene-petlje i brz prijelazni odziv na promjene u ulaznom naponu i izlaznom opterećenju; 2) Kontrolnu petlju je lako dizajnirati; 3) Ima jednostavnu funkciju automatske magnetske ravnoteže; 4) Ima funkciju ograničenja trenutne vršne struje, itd. Međutim, vršna induktorska struja može uzrokovati subharmonijske oscilacije u sustavu. Iako je mnoga literatura to donekle predstavila, ona nije sustavno proučavala subharmonijske oscilacije, posebno njihove uzroke i specifične izvedbe sklopova. Ovaj će članak provesti sustavnu studiju subharmonijskih oscilacija.
Uzrok 1. harmonijskog titranja
Uzimajući PWM modulaciju vršne struje preklopnog napajanja kao primjer (kao što je prikazano na slici 1, i pružena je struktura kompenzacije silaznog nagiba), uzroci subharmonijske oscilacije detaljno su analizirani iz različitih perspektiva.
Za način upravljanja unutarnjom petljom struje, slika 2 prikazuje varijaciju struje induktora kada je radni ciklus sustava veći od 50% i struja induktora prolazi kroz mali korak. Puna linija predstavlja valni oblik struje induktora tijekom normalnog rada sustava, a isprekidana linija predstavlja stvarni radni valni oblik struje induktora. Može se vidjeti da: 1) pogreška struje induktiviteta u sljedećem taktu je veća od one u prethodnom ciklusu, što ukazuje da signal pogreške struje induktiviteta oscilira i divergira, a sustav je nestabilan; 2) Period oscilacije je dvostruko veći od perioda preklapanja, što znači da je frekvencija osciliranja polovica frekvencije preklapanja. Ovo je podrijetlo naziva subharmonijske oscilacije. Slika 3 prikazuje varijaciju struje induktora kada je radni ciklus sustava veći od 50% i postoji mali korak AD u radnom ciklusu. Može se vidjeti da sustav također pokazuje subharmonijske oscilacije. Kada je radni ciklus sustava manji od 50%, iako poremećaji u struji induktora ili radnom ciklusu također mogu uzrokovati oscilacije u signalu pogreške struje induktora, ova oscilacija pripada oscilaciji slabljenja. Sustav je stabilan.
