Use of natural switching in the boundary control of DC/DC buck and boost converters

DA-DA dönüştürücüler, fotovoltaik sistemler, rüzgar enerjisi sistemleri, DA motor sürücüleri, mobil cihazlar, elektrikli araçlar gibi birçok güç elektroniği uygulamasında yaygın olarak kullanılmaktadır. Bu uygulamalardaki temel performans kriterleri arasında düşük hat ve yük regülasyonu, düşük voltaj dalgalanması, yüksek verim ve yük belirsizliklerinde hızlı tepki yer almaktadır. Yüksek performans ve malzeme boyutları arasındaki ödünleşim de dikkate alınmalıdır. Bu gereksinimleri karşılamak amacıyla direnç yüklü buck ve boost tipi DA-DA dönüştürücüler için bir sınır kontrol yöntemi geliştirilmiştir. İlk olarak, her iki dönüştürücü için normalize edilmiş sistem modeli elde edilir. Normalleştirme, kontrolcü tasarımını devre parametrelerinden bağımsız hale getirerek genelleştirir. Sonra sistemlerin normalize edilmiş faz düzlemindeki doğal yörüngeleri türetilir. Dönüştürücülerin doğal yörüngelerinin anahtarlama yüzeyleri olarak kullanıldığı özel sınır kontrol yasaları tanımlanır. Sistemlerdeki anahtarlar, kontrol yasalarına göre üretilen kontrol sinyalleri ile sürülür. Bu sınır kontrol yöntemi ile en fazla yer kaplayan pasif bileşenler, yani bobin ve kapasitör teorik limitlerinde kullanılarak hızlı dinamik tepki sağlanır. Böylece toplam devre boyutunun küçük tutulmasına olanak sağlanır. Son olarak, kontrol yasalarında küçük bir değişiklik yapılarak kararlı durumda sonlu ve kontrollü bir anahtarlama frekansı ile sistem durumlarında belirli dalgalanma değerleri elde edilir. Bu sayede sınır kontrol uygulamalarında sık rastlanan "chattering" problemi ortadan kaldırılmış olur. Önerilen kontrolcülerin her iki dönüştürücü için tek bir anahtarlama ile yük ve başlatma geçici durumlarını atlatabildiği benzetim yöntemi ile gösterilmiştir.