बुनियादी नियंत्रण अध्ययन में जो कवर किया गया है, उसमें से अधिकांश रैखिक समय के अपरिवर्तनीय सिस्टम हैं। यदि आप भाग्यशाली हैं, तो आपको अंत में असतत नमूना और जेड ट्रांसफ़ॉर्म भी मिल सकते हैं। बेशक, स्विचिंग मोड पावर सप्लाई (एसएमपीएस) वे सिस्टम हैं जो समय के साथ सामयिक अवस्थाओं के माध्यम से विकसित होते हैं, और ज्यादातर गैर-प्रतिक्रियाएं भी होती हैं। नतीजतन, एसएमपीएस का मानक या बुनियादी रैखिक नियंत्रण सिद्धांत द्वारा अच्छी तरह से विश्लेषण नहीं किया जाता है।
किसी तरह, नियंत्रण सिद्धांत के सभी परिचित और अच्छी तरह से समझा उपकरण का उपयोग करना जारी रखने के लिए; बोडे प्लॉट्स, निकोल्स चार्ट्स इत्यादि की तरह, समय आक्रमण और अस्वच्छता के बारे में कुछ किया जाना चाहिए। एक नज़र डालें कि समय के साथ एसएमपीएस राज्य कैसे विकसित होता है। बूस्ट एसएमपीएस के लिए यहां शीर्षस्थ राज्य हैं:
इन अलग-अलग टोपोलॉजी में से प्रत्येक का उस पर विश्लेषण करना आसान है, क्योंकि यह समय की अपरिवर्तनीय प्रणाली है। लेकिन, अलग-अलग लिए गए विश्लेषणों में से प्रत्येक का अधिक उपयोग नहीं है। क्या करें?
जबकि टोपोलॉजिकल स्टेट्स एक से दूसरे में अचानक स्विच करते हैं, वहीं मात्राएँ या चर होते हैं जो स्विचिंग सीमा के पार निरंतर होते हैं। इन्हें आमतौर पर राज्य चर कहा जाता है। सबसे आम उदाहरण प्रारंभ करनेवाला वर्तमान और कैपेसिटर वोल्टेज हैं। प्रत्येक टोपोलॉजिकल राज्य के लिए राज्य चर के आधार पर समीकरण क्यों नहीं लिखे जाते हैं और एक समय अपरिवर्तनीय मॉडल प्राप्त करने के लिए भारित योग के रूप में संयोजन करके राज्य के औसत के कुछ प्रकार लेते हैं? यह बिल्कुल नया विचार नहीं है।
स्टेट-स्पेस एवरेजिंग - बाहर से राज्य का औसत
कैलटेक में 70 के मिडिलब्रुक 1 में एसएमपीएस के लिए राज्य-अंतरिक्ष औसत के बारे में सेमिनल पेपर प्रकाशित हुआ। पेपर कम आवृत्ति प्रतिक्रिया को मॉडल करने के लिए सामयिक राज्यों के संयोजन और औसत का विवरण देता है। मिडिलब्रुक के मॉडल में समय के साथ औसतन स्थिति होती है, जो निश्चित आवृत्ति के लिए पीडब्लूएम नियंत्रण कर्तव्य चक्र (डीसी) भार के लिए नीचे आता है। उदाहरण के रूप में निरंतर चालन मोड (CCM) में बूस्ट सर्किट ऑपरेटिंग का उपयोग करते हुए, मूल बातें शुरू करते हैं। सक्रिय स्विच के राज्य कर्तव्य चक्र पर आउटपुट वोल्टेज का संबंध इनपुट वोल्टेज से होता है:
VoVin1−DC
दोनों राज्यों में से प्रत्येक के लिए समीकरण और उनके औसत संयोजन हैं:
State Var ∖ WeightdiLdtdVCdtActive StateDCVinL−VCCRPassive State(1 - DC)−VC+VinLiLC−VCCRAve State(−1+DC)VC+VinL(R−DCR)iL−VCCR
ठीक है, जो राज्यों के औसत का ख्याल रखता है, जिसके परिणामस्वरूप समय अपरिवर्तनीय मॉडल होता है। अब एक उपयोगी रैखिककृत (एसी) मॉडल के लिए, नियंत्रण पैरामीटर डीसी और प्रत्येक राज्य चर में एक गड़बड़ी शब्द जोड़ा जाना चाहिए। यह एक स्थिर अवस्था शब्द के साथ एक ट्विडल शब्द के रूप में परिणत होगा।
DC→DCo+dac
iL→ILo+iL
Vc→Vco+vc
Vin→Vino+vin
इन्हें औसत समीकरणों में बदल दें। चूंकि यह एक रैखिक एसी मॉडल है, आप सिर्फ 1 ऑर्डर चर उत्पादों को चाहते हैं, इसलिए दो स्थिर राज्य शर्तों या दो ट्वेल्ड शब्दों के किसी भी उत्पाद को छोड़ दें।
dvcdt(1−DCo)iL−ILodacC−vcCR
diLdtdacVco+vc(DCo−1)+vinL
ddtjωvcdac
vcdac−VcoDCo+Vco−LILosCLs2+DC2o−2DCo+LsR+1
frhpzfcp
frhpzVco(1−DCo)22πLio
fcp1−DCo2πLC√
frhpzfcp
लाभ और चरण के भूखंड जटिल डंडे और सही आधा विमान शून्य दिखाते हैं। डंडे का क्यू इतना अधिक है क्योंकि एल 1 और सी 2 के ईएसआर को शामिल नहीं किया गया है। अतिरिक्त मॉडल तत्वों को जोड़ने के लिए अब वापस जाने और उन्हें प्रारंभिक अंतर समीकरणों में जोड़ने की आवश्यकता होगी।
मैं यहां रुक सकता था। अगर मैंने किया, तो आपको एक अत्याधुनिक टेक्नोलॉजिस्ट का ज्ञान होगा ... 1973 से। वियतनाम युद्ध खत्म हो जाएगा, और आप उस हास्यास्पद चयनात्मक सेवा लोट्टो नंबर को प्राप्त करना बंद कर सकते हैं। दूसरी ओर, चमकदार नायलॉन शर्ट और डिस्को गर्म होगा। बेहतर चल रहा है।
पीडब्ल्यूएम एवरेज्ड स्विच मॉडल - अंदर से बाहर औसत राज्य
80 के दशक के उत्तरार्ध में, वोरपेरियन (मिडिलब्रुक का एक पूर्व छात्र) में राज्य के औसत के बारे में एक बड़ी अंतर्दृष्टि थी। उन्होंने महसूस किया कि एक चक्र पर वास्तव में क्या परिवर्तन होता है। यह पता चलता है कि जब सर्किट औसत होते हैं, तो स्विच से औसत होने पर मॉडलिंग कनवर्टर की गतिशीलता अधिक लचीली और सरल होती है।
वोरपेरियन 2 के बाद , हम CCM बूस्ट के लिए एक औसत PWM स्विच मॉडल का काम करते हैं। सक्रिय स्विच (ए), निष्क्रिय स्विच (पी), और दो (सी) के सामान्य के लिए इनपुट-आउटपुट नोड्स के साथ एक विहित स्विच जोड़ी (सक्रिय और निष्क्रिय स्विच) के दृष्टिकोण से शुरू करना। यदि आप स्टेट स्पेस मॉडल में बूस्ट रेगुलेटर के 3 राज्यों के आंकड़े को वापस देखें, तो आप देखेंगे कि स्विच के आसपास एक बॉक्स तैयार किया गया है, जो PWM औसत मॉडल के कनेक्शन को दर्शाता है।
VapVcpiaic
VapVcpDC
तथा
iaic
फिर गड़बड़ी जोड़ें
DC→DCo+dac
ia→Ia+ia
ic→Ic+ic
Vap→Vap+vap
Vcp→Vcp+vcp
इसलिए,
vapvcpDCodacVapDCo
तथा,
iaicDCo+icdac
इन समीकरणों को स्पाइस के साथ प्रयोग के लिए उपयुक्त समतुल्य सर्किट में रोल किया जा सकता है। छोटे संकेत एसी वोल्टेज या धाराओं के साथ संयुक्त स्थिर राज्य डीसी के साथ शब्द कार्यात्मक रूप से एक आदर्श ट्रांसफार्मर के बराबर हैं। अन्य शर्तों को स्केल किए गए निर्भर स्रोतों के रूप में मॉडल किया जा सकता है। यहाँ एक औसत PWM स्विच के साथ बूस्ट रेगुलेटर का एक एसी मॉडल है:
पीडब्लूएम स्विच मॉडल से बोडे प्लॉट राज्य अंतरिक्ष मॉडल के समान दिखते हैं, लेकिन काफी समान नहीं हैं। अंतर एल 1 (0.01Ohms) और C2 (0.13Ohms) के लिए ESR के अतिरिक्त होने के कारण है। इसका मतलब है कि L1 में लगभग 10W की हानि और लगभग 5Vpp की आउटपुट तरंग। इसलिए, जटिल पोल जोड़ी का क्यू कम है, और rhpz को देखना मुश्किल है क्योंकि यह चरण प्रतिक्रिया है, जो C2 के ESR शून्य द्वारा कवर किया गया है।
PWM स्विच मॉडल बहुत शक्तिशाली सहज ज्ञान युक्त अवधारणा है:
पीडब्लूएम स्विच, जो वोरपेरियन द्वारा व्युत्पन्न है, विहित है। इसका मतलब है कि यहां दिखाए गए मॉडल को तब तक बढ़ावा दिया जा सकता है, जब तक कि वे CCM हैं। आपको बस निष्क्रिय स्विच के साथ कनेक्शन को बदलना होगा, एक सक्रिय स्विच के साथ, और दोनों के बीच कनेक्शन के साथ सी। यदि आप डीसीएम चाहते हैं तो आपको एक अलग मॉडल की आवश्यकता होगी ... और यह सीसीएम मॉडल की तुलना में अधिक जटिल है ... आपके पास सब कुछ नहीं हो सकता है।
यदि आपको ESR जैसे सर्किट में कुछ जोड़ने की आवश्यकता है, तो इनपुट समीकरणों पर वापस जाने और शुरू करने की कोई आवश्यकता नहीं है।
स्पाइस के साथ उपयोग करना आसान है।
PWM स्विच मॉडल व्यापक रूप से कवर किए गए हैं। एवरेट रोजर्स (SLVA261) द्वारा "स्विचमोड पावर सप्लाइज में बूस्ट पावर स्टेज को समझना" में एक सुलभ लेखन है ।
fsTsTs
अब आप 1990 के दशक में हैं। सेल फोन का वजन पाउंड से कम होता है, हर डेस्क पर एक पीसी होता है, स्पाइस इतना सर्वव्यापी होता है कि यह एक क्रिया है, और कंप्यूटर वायरस एक चीज है। भविष्य यहीं से शुरू होता है।
1 जीडब्ल्यू वेस्टर और आरडी मिडिलब्रुक, "स्विच्ड डीसी - डीसी कन्वर्टर्स की कम आवृत्ति आवृत्ति विशेषता," आईईईई एक एयरोस्पेस और इलेक्ट्रॉनिक सिस्टम, वॉल्यूम। एईएस - 9, पीपी 376 - 385, मई 1973।
2 वी। वोरपेरियन, "पीडब्लूएम कन्वर्टर्स का सरलीकृत विश्लेषण पीडब्लूएम स्विच के मॉडल का उपयोग करना: पार्ट्स I और II," एयरोस्पेस और इलेक्ट्रॉनिक सिस्टम, वॉल्यूम पर IEEE लेनदेन। एईएस - 26, पीपी। 490 - 505, मई 1990।