Частотно-імпульсний модулятор з адаптивною корекцією тривалості імпульсу

Abstract

Актуальність теми дослідження. Вирішення ряду таких актуальних проблем імпульсних напівпровідникових перетворювачів енергії (ІНПП) для бортових систем, що входять до складу рухомих платформ і безпілотних літальних апаратів (БПЛА), як підвищення точності стабілізації цільового параметру (кута, швидкості, напруги, струму), а також покращення динаміки систем автоматичного керування, масо-габаритних та теплових характеристик можливо шляхом розробки нових структур ІНПП та алгоритмів керування ними. Постановка проблеми. Зміна періоду та форми резонансної кривої (РК) напруги/струму в квазірезонансних імпульсних перетворювачах (КРІП) в залежності від імпедансу навантаження призводить до неузгодженості сигналу закриття силового транзисторного ключа (СТК) з моментом переходу РК через нульове значення, а отже, – до різкого зниження ККД системи. Аналіз останніх досліджень і публікацій. Типові реалізації частотно-імпульсних модуляторів (ЧІМ) містять у своєму складі керований напругою генератор та одновібратор, а повністю керовані рішення виконують на основі реверсивних лічильників та керуючого автомату. В якості новітніх ланок ЧІМ для задач керування ІНПП вводяться спостерігачі імпедансу навантаження та модулятори, побудовані на кільцевих зсувних регістрах та лініях затримки. Швидкодія ЧІМ підвищується за рахунок каскадування та використання табличного синтезу сигналу. Виділення недосліджених частин загальної проблеми. Існуючі рішення не корегують тривалість імпульсу керування СТК для забезпечення його комутації при нульових значеннях напруги/струму, що нівелює можливість практичного втілення КРІП з широким діапазоном навантажень. Постановка завдання. Стаття присвячена розробці структури цифрового частотно-імпульсного модулятора з адаптивною корекцією тривалості імпульсу (ЦЧІМ-АКТІ) та метода автоматичного слідкування за РК з метою прогнозування її переходу через нуль. Викладення основного матеріалу. Запропонована схемотехнічна структура та алгоритм функціонування модулятора у складі блоків ЦЧІМ та АКТІ на основі декількох цифрових автоматів, набору лічильників та арифметико-логічних пристроїв. Пара зовнішніх гістерезисних компараторів детектує перехід резонансної кривої через порогові рівні, розміщені симетрично відносно нульового рівня. Висновки відповідно до статті. Створено новий завершений цифровий блок, який реалізований на основі програмованої логічної інтегрованої схеми (ПЛІС) з використанням мови VHDL. Введення цього блоку до складу стабілізатора напруги ланки постійного струму (ЛПС) на основі КРІП в електроприводі точного позиціювання рухомої платформи з безколекторним двигуном постійного струму (БДПС) дозволяє стабілізувати напругу ЛПС з точністю до 1%. Роздільна здатність за часом ширини імпульсу та паузи не перевищує 5нс.