Численное моделирование регулируемых посредством цифровой обратной связи понижающих импульсных преобразователей напряжения постоянного тока

Авторы

Тарасов Д. Ю.^1*, Сухомлинов Г. Л.^1**, Михайлов В. В.^2***

1. Московский государственный технический университет им. Н.Э. Баумана, 2-я Бауманская ул., 5, стр. 1, Москва, 105005, Россия
2. Технологический университет имени дважды Героя Советского Союза, летчика-космонавта А.А. Леонова, Королев, Московская область, Россия

*e-mail: tarasovdu@bmstu.ru
**e-mail: sukhomlinov@bmstu.ru
***e-mail: mo_techuniv@mosreg.ru

Аннотация

Даётся описание двух вычислительных моделей, предназначенных для решения задач динамики регулируемого посредством цифровой (пропорциональной, интегральной и дифференциальной) обратной связи понижающего импульсного преобразователя напряжения постоянного тока. Одна из них, осуществляющая частотный анализ, предназначена для расчёта на устойчивость рассматриваемого регулируемого преобразователя. Другая модель, основанная на методе численного интегрирования, ориентирована на исследование переходного и установившегося режимов в работе того же преобразователя. Представленные примеры расчётов демонстрируют хорошее согласование получаемых на основе указанных моделей результатов с имеющимися расчётными и экспериментальными данными. Описанные вычислительные инструменты могут найти применение в исследованиях, связанных с разработкой источников питания для электронных устройств систем управления авиационно-космических летательных аппаратов.

Ключевые слова:

понижающий импульсный преобразователь напряжения постоянного тока, обратная связь, частотный анализ, неявная схема Эйлера численного интегрирования

Библиографический список

1. Четти П. Проектирование ключевых источников электропитания: пер. с англ. – М.: Энергоатомиздат, 1990. – 240 с.

2. Бирзниекс Л.В. Импульсные преобразователи постоянного тока. – М.: Энергия, 1974. – 256 с.

3. Браун М. Источники питания. Расчёт и конструирование: пер. с англ. - Киев: «МК-Пресс», 2007. – 288 с.

4. Белов Г.А. Динамика импульсных преобразователей. – Чебоксары: Чувашcкий университет, 2001. – 528 с.

5. Белов Г.А. Импульсные преобразователи с системами управления на серийных микросхемах. – Чебоксары: Чувашcкий университет, 2015. – 330 с.

6. Белоус А.И., Солодуха В.А., Ефименко С.А., Пилипенко В.А. Основы силовой электроники. – М.: Техносфера, 2019. – 424 с.

7. Анисимова Т.В., Данилина А.Н. Инверторы с многозонной модуляцией // Труды МАИ. 2012. № 52. URL: https://trudymai.ru/published.php?ID=29546

8. Alisoy H., Yashar M., Chalishkan S., Damar M., Masoumisoureh M. Mathematical modeling of the response of a buck converter to disturbances // European Journal of Engineering and Applied Sciences, 2022, vol. 5 (2), pp. 106-111. DOI: 10.55581/ejeas.1212838

9. Viswanatha V., Venkata S.R.R. A complete mathematical modeling, simulation and computation implementation of boost converter via MATLAB/Simulink // International Journal of Pure and Applied Mathematics, 2017, vol. 114, no. 10, pp. 407-419.

10. Salih M.M., Al-Araji A.S., Jeiad H.A. Modeling and analysis of DC-DC buck converter for mobile applications // International Journal of Science and Research (IJSR), 2020, vol. 9, no. 4, pp. 1088-1093. DOI: 10.21275/SR20416134106

11. Naz F. Closed loop buck & boost converter mathematical modeling, analysis and simulation using MATLAB // International Journal of Engineering and Advanced Technology (IJEAT), 2021, vol. 10, no. 4, pp. 263-271. DOI: 10.35940/ijeat.D2525.0410421

12. Dash S.S., Nayak B. Control analysis and experimental verification of a practical dc-dc boost converter // Journal of Electrical Systemes and Information Technology, 2015, vol. 2, no. 3, pp. 378-390. DOI: 10.1016/j.jesit.2015.08.001

13. Kajiwara K., Tajima H., Maruta H., Kurokawa F., Colak I. Dynamic characteristics of integral gain changeable digital control DC-DC converter for suppression of output capacitance // International Journal of Renewable Energy Research, 2016, vol. 6, no. 1, pp. 237-244.

14. Kaur R., Kaur N. Mathematical modelling of buck converter // International Journal on Recent and Innovation Trends in Computing and Communication, 2014, vol. 2, no. 5, pp. 1226-1229.

15. Черных И.В. Моделирование электротехнических устройств в MATLAB. (SimPowerSystems и Simulink). - М.: ДМК Пресс, 2007. - 288 с.

16. Фaдин Д.А. Использование среды MATLAB-Simulink для реализации вычислительных алгоритмов в целочисленных микропроцессорных системах // Труды МАИ. 2015. № 80. URL: https://trudymai.ru/published.php?ID=57021

17. Абдали Лаит Мохаммед Абдали, Аль-Малики Муатаз Наджим Кассим, Кувшинов В.В., Kузнецов П.Н., Морозова Н.В. Математическое моделирование с использованием алгоритма контроля точки максимальной мощности для фотоэлектрической системы // Труды МАИ. 2023. № 130. URL:https://trudymai.ru/published.php?ID=174619. DOI: 10.34759/trd-2023-130-20

18. Красинский А.Я., Ильина А.Н., Красинская Э.М., Рукавишникова А.С. Математическое и компьютерное моделирование продольной динамики планетохода с упругой подвеской // Труды МАИ. 2017. № 95. URL: https://trudymai.ru/published.php?ID=84612

19. Коршунов А.И. Методика построения непрерывных моделей импульсных преобразователей напряжения постоянного тока // Компоненты и технологии. 2006. № 8. С. 1-15.

20. Тарасов Д.Ю., Сухомлинов Г.Л., Михайлов В.В. Численное моделирование переходных и установившихся режимов в работе импульсных преобразователей напряжения постоянного тока // Труды МАИ. 2024. № 134. URL: https://trudymai.ru/published.php?ID=178478

21. Основы автоматического управления / Под ред. В.С. Пугачёва. – М.: Наука, 1974. - 720 с.

22. Теория автоматического управления: в 2-х ч. Ч. 1. Теория линейных систем автоматического управления / Под ред. А.А. Воронова. – М.: Высшая школа, 1986. – 367 с.

23. Сухомлинов Г.Л., Михайлова В.Л. Пошаговая логарифмическая процедура вычисления частотных характеристик линейных моделей следящих систем // Известия вузов. Машиностроение. 2004. № 3. С. 9-17.

Скачать статью