Czasopismo | PRZEGLĄD ELEKTROTECHNICZNY | Rocznik 2018 - zeszyt 9

Digital Control of the Buck Converter Using the Law of Conservation of Energy

Cyfrowe sterowanie przetwornicą Buck wykorzystując zasadę zachowania energii

10.15199/48.2018.09.10

nr katalogowy: 115809
10.15199/48.2018.09.10

Streszczenie

Rosnące wymagania stawiane układom zasilającym sprawiają, że coraz trudniej je spełnić wykorzystując klasyczne metody sterowania przetwornicami. Obecnie intensywnie poszukuje się metod udoskonalenia sterowania lub opracowywane są nowe. Takim rozwiązaniem jest wykorzystanie zasady zachowania energii do stabilizacji napięcia wyjściowego przetwornicy (projekt Bumblebee). W trakcie prac nad cyfrową wersją układu sterującego pracą przetwornicy zaobserwowano charakterystyczne oscylacje w stanie ustalonym. W artykule pokazano przyczyny tego niepożądanego zjawiska i sposób jego eliminacji.

Abstract

Increasing requirements for power supplies make it increasingly difficult to meet these requirements by using classical converter control methods. Already developed control methods are constantly being improved, while at the same time new solutions are tested. Such a solution is to use the law of conservation of energy to stabilize the output voltage of the converter (Bumblebee project). During the research on the digital version of the converter control circuit operating according to the new method, the characteristic oscillations in the steady state were observed. The article shows the causes of this undesirable phenomenon and how to eliminate it.

Słowa kluczowe

Keywords

Bibliografia

[1] L. Ibarra, H. Bastida, P. Ponce, A. Molina, Robust control for buck voltage converter under resistive and inductive varying load, 2016 13th International Conference on Power Electronics, 2016, 126-131
[2] K. Sato, T. Sato, M. Sonehara, Transient response improvement of digitally controlled buck-type dc-dc converter with feedforward compensator, 2015 IEEE International Telecommunications Energy Conference (INTELEC), 2015, 1- 5
[3] U. Nasir, Z. Iqbal, M. T. Rasheed, M. K. Bodla, Voltage mode controlled buck converter under input voltage variations, 2015 IEEE 15th International Conference on Environment and Electrical Engineering (EEEIC), 2015, 986-991
[4] R. Redl, B. P. Erisman, Z. Zansky, Optimizing the load transient response of the buck converter, APEC ’98 Thirteen. Annu. Appl. Power Electron. Conf. Expo., 170-176, 1998
[5] H. J. Zhang, Modeling and Loop Compensation Design of Switching Mode Power Supplies. Application note 149, January. Linear Technology, 1-22, 2015 PRZEGLĄD ELEKTROTECHNICZNY, ISSN 0033-2097, R. 94 NR 9/2018 43
[6] M. Athans, A Tutorial on the LQG/LTR Method, w 1986 American Control Conference, 1986, vol. 582(606), 1289-1296
[7] A. Babazadeh, D. Maksimovic, Hybrid Digital Adaptive Control for Fast Transient Response in Synchronous Buck DC-DC Converters, IEEE Trans. Power Electron., vol. 24(11), 2625- 2638, 2009
[8] A. Babazadeh, D. Maksimovic, Hybrid digital adaptive control for synchronous buck DC-DC converters, 2008 IEEE Power Electronics Specialists Conference, 2008, vol. 24(11), 1263- 1269
[9] P. Cortes, M. P. Kazmierkowski, R. M. Kennel, D. E. Quevedo, J. Rodriguez, Predictive Control in Power Electronics and Drives, IEEE Trans. Ind. Electron., vol. 55(12), 4312-4324, 2008
[10] G. Eirea, S. R. Sanders, Adaptive Output Current Feedforward Control in VR Applications, IEEE Trans. Power Electron., vol. 23(4), 1880-1887, July 2008
[11] S. Mariethoz, S. Almer, M. Baja, A. G. Beccuti, D. Patino, A. Wernrud, J. Buisson, H. Cormerais, T. Geyer, H. Fujioka, U. T. Jonsson, C.-Y. K. C.-Y. Kao, M. Morari, G. Papafotiou, A. Rantzer, P. Riedinger, Comparison of Hybrid Control Techniques for Buck and Boost DC-DC Converters, IEEE Trans. Control Syst. Technol., vol. 18(5), 1126-1145, 2010
[12] J. Neely, S. Pekarek, R. DeCarlo, Hybrid Optimal-Based Control of a Boost Converter, 2009 Twenty-Fourth Annu. IEEE Appl. Power Electron. Conf. Expo., 1129-1137, Feb. 2009
[13] H. Peng, D. Maksimović, Digital current-mode controller for DC-DC converters, Appl. Power Electron., 2005
[14] N. Phurahong, S. Kaitwanidvilai, Fixed structure robust 2DOF H-infinity loop shaping control for ACMC buck converter using genetic algorithm, 9th Int. Conf. on Electrical Engineering/Electronics, Computer, Telecommunications and Information Technology, 2012, vol. II(1), 1-4
[15] M. Veerachary, G. Satish, First-order pseudo dead-beat current controller for buck converter, INTELEC 2009 - 31st Int. Telecommun. Energy Conf., 1-6, Oct. 2009
[16] Siew-Chong Tan, Y. M. Lai, Chi K. Tse, M. K. H. Cheung, An adaptive sliding mode controller for buck converter in continuous conduction mode, Nineteenth Annual IEEE Applied Power Electronics Conference and Exposition, 2004. APEC ’04., 2004, vol. 3, 1395-1400
[17] P. Mattavelli, L. Rossetto, G. Spiazzi, Small-signal analysis of DC-DC converters with sliding mode control, IEEE Trans. Power Electron., vol. 12(1), 96-102, 1997
[18] L. Ge, Y.-F. Liu, W. Wang, The study on DC/DC converter based on fixed-frequency sliding mode control method, w 2009 4th IEEE Conference on Industrial Electronics and Applications, 2009, 1356-1360
[19] J. Kaczmarek, A. Mazurek, New Concept of DC/DC Converters Digital Control Based on Law of Conservation of Energy - Project Bumblebee, 2007 14th International Conference on Mixed Design of Integrated Circuits and Systems, 2007, 586-591
[20] P. Gupta. A. Patra, Energy Based Switching Control Scheme for DC-DC Buck-Boost Converter Circuits, Analysis, vol. 1, 1525-1529, 2005
[21] P. Gupta, A. Patra, Super-Stable Energy Based Switching Control Scheme for DC-DC Buck Converter Circuits, 2005 IEEE Int. Symp. Circuits Syst., 3063-3066, 2005
[22] J. Kaczmarek, A. Mazurek, Comparison of classic DC/DC converters with converters equipped with analog-digital regulator based on law of conservation of energy (bumblebee type), 14th International Conference Mixed Design of Integrated Circuits and Systems, MIXDES, 2007, 564-569
[23] J. Kaczmarek, A. Mazurek, Compensation of Calculations Duration on Converters Output Voltage in Digitally Controled Converters Based on Law of Conservation of Energy - Project Bumblebee, 2007 14th Int. Conf. Mix. Des. Integr. Circuits Syst., 412-417, 2007
[24] J. Kaczmarek, A. Mazurek, Measurement results of buck converter prototype digitally controlled by algorithm using law of conservation of energy - project Bumblebee, w Mixed Design of Integrated Circuits and Systems, 2008. MIXDES 2008. 15th International Conference on, 2008, 525-530
[25] H. S. Schiff, Albrecht Johannes Southampton, Switch mode power converter with energy based switching control EP 2 894 779 A1, EP 2 894 779 A1, 2015
[26] W. Albrecht Johannes SCHIFF, Patent No : US 20150200591/A1, US 2015/0200591 A1, 2015
[27] R. W. Erickson, Fundamentals of power electronics, Norwell Mass.: Kluwer Academic Publishers, 2001
[28] M. Kazimierczuk, Pulse-width modulated DC-DC power converters, First Edit. A John Wiley and Sons, Ltd, Publication, 2008
[29] J. Kaczmarek, Small-signal model of bumblebee output voltage controller for DC/DC converter, Mixed Design of Integrated Circuits & Systems, 2009. MIXDES ’09. MIXDES- 16th International Conference, 2009, 571-576

Jeśli masz wykupiony/przyznany dostęp - zaloguj się. Skorzystaj z naszych propozycji zakupu!

Publikacja


e-Publikacja (format pdf) - nr 115809 "Digital Control of the Bu..." licencja: Osobista Produkt cyfrowy	10.00 zł

Zeszyt


PRZEGLĄD ELEKTROTECHNICZNY - e-zeszyt (pdf) 2018-9 licencja: Osobista Produkt cyfrowy	55.00 zł

Prenumerata

PRZEGLĄD ELEKTROTECHNICZNY - prenumerata cyfrowa
licencja: Osobista

Produkt cyfrowy
Nowość

762.00 zł

PRZEGLĄD ELEKTROTECHNICZNY - PAKIET prenumerata PLUS
licencja: Osobista

Szczegóły pakietu

Nazwa
PRZEGLĄD ELEKTROTECHNICZNY - PAKIET prenumerata PLUS (Prenumerata papierowa + dostęp do portalu sigma-not.pl + e-prenumerata)	1002.00 zł brutto 927.78 zł netto 74.22 zł VAT (stawka VAT 8%)

1002.00 zł

PRZEGLĄD ELEKTROTECHNICZNY - papierowa prenumerata roczna + wysyłka
licencja: Osobista

Szczegóły pakietu

Nazwa
PRZEGLĄD ELEKTROTECHNICZNY - papierowa prenumerata roczna	960.00 zł brutto 888.89 zł netto 71.11 zł VAT (stawka VAT 8%)
PRZEGLĄD ELEKTROTECHNICZNY - pakowanie i wysyłka	42.00 zł brutto 34.15 zł netto 7.85 zł VAT (stawka VAT 23%)

1002.00 zł

Zeszyt

2018-9

Twój Koszyk

Publikacja

Zeszyt

Prenumerata

Zeszyt

Czasopisma