مدل سازي و صحه گذاري معادلات فضاي حالت براي يك مبدل ايزوله رزنانسي سري

Modeling and Verification of the State Space Equation for an Isolated Series Resonant Converter

امروزه مبدل هاي رزنانسي بدليل قابليت پياده سازي تكنيك هاي سوييچ زني در ولتاژ صفر يا جريان صفر بسيار مورد توجه مي باشند. استفاده از اين دو تكنيك منجر به كاهش تلفات ديناميك در مبدل شده كه نتيجه آن افزايش راندمان و كاهش نويز در مقايسه با مبدل هاي سوييچينگ متداول با مدولاسيون پهناي پالس مي باشد كه از سوييچ زني سخت استفاده مي كنند. اما در مقابل، به دست آوردن مدل سيگنال كوچك براي مبدل هاي رزنانسي بسيار پيچيده و دشوار مي باشد زيرا مقدار متوسط متغيرهاي حالت در هر سيكل سوييچ زني، برابر با صفر بوده و لذا نمي توان از روش هاي متداول نظير متوسط گيري در فضاي حالت استفاده نمود. در اين مقاله از تكنيك توابع توصيف گسترده براي به دست آوردن معادلات حالت يك مبدل ايزوله رزنانسي سري استفاده شده است. به منظور صحه گذاري معادلات به دست آمده، روش ميدل بروك پيشنهاد شده است. به كمك اين روش مي توان دياگرام بد را با اعمال تغييرات و انجام چندين اندازه گيري بر روي يك مبدل، به دست آورد. بر اين اساس در مرحله صحه گذاري، ابتدا يك مبدل رزنانسي طراحي و پياده سازي شده است. در مرحله بعد با اعمال تغييرات ضروري براي بكارگيري روش ميدل بروك، داده هاي مورد نياز اندازه گيري و پس از پردازش، با نتايج حاصل از پياده سازي معادلات استخراج شده در محيط متلب كه مبتني بر معادلات حالت به دست آمده مي باشند، مقايسه مي شوند. مقايسه نتايج صحت معادلات حالت به دست آمده را تاييد مي كنند.

Resonant converter due to implementation of zero voltage switching (ZVS) or zero current switching (ZCS), are very interested. Although using these techniques, increases the efficiency and also decreases the generated EMI noise, obtaining the small-signal model of these converters is very complicated. The state-space variables mostly change as a sinusoid curve, so the average of these variables is equal to zero. Therefore the traditional method such as state-space averaging is not applicable in order to obtaining the state space equation of the converter. In this article, the state space equation is obtained by using the extended describing functions. To verify the obtained equation, the Middlebrook method is suggested. By means of this method, the bode-plot of the open-loop transfer function could be obtained based on the existing hardware. So an isolated series resonant converter is implemented and the required signals are measured in order to draw the bode-plot of the open-loop transfer function based on Middlebrook method. Verification is performed by comparing the experimental results with simulation results.