مدلسازی و صحه گذاری معادلات فضای حالت برای یک مبدل ایزوله رزنانسی سری

امروزه مبدل های رزنانسی بدلیل قابلیت پیاده سازی تکنیک های سوئیچ زنی در ولتاژ صفر یا جریان صفر بسیار مورد توجه می باشند. استفاده از این دو تکنیک منجر به کاهش تلفات دینامیک در مبدل شده که نتیجه آن افزایش راندمان و کاهش نویز در مقایسه با مبدل های سوئیچینگ متداول با مدولاسیون پهنای پالس می باشد که از سوئیچ زنی سخت استفاده می کنند. اما در مقابل، به دست آوردن مدل سیگنال کوچک برای مبدل های رزنانسی بسیار پیچیده و دشوار می باشد زیرا مقدار متوسط متغیرهای حالت در هر سیکلِ سوئیچ زنی، برابر با صفر بوده و لذا نمی توان از روش های متداول نظیر متوسط گیری در فضای حالت استفاده نمود. در این مقاله از تکنیک توابع توصیف گسترده برای به دست آوردن معادلات حالت یک مبدل ایزوله رزنانسی سری استفاده شده است. به منظور صحه گذاری معادلات به دست آمده، روش میدل بروک پیشنهاد شده است. به کمک این روش می توان دیاگرام بد را با اعمال تغییرات و انجام چندین اندازه گیری بر روی یک مبدل، به دست آورد. بر این اساس در مرحله صحه گذاری، ابتدا یک مبدل رزنانسی طراحی و پیاده سازی شده است. در مرحله بعد با اعمال تغییرات ضروری برای بکارگیری روش میدل بروک، داده های مورد نیاز اندازه گیری و پس از پردازش، با نتایج حاصل از پیاده سازی معادلات استخراج شده در محیط متلب که مبتنی بر معادلات حالت به دست آمده می باشند، مقایسه می شوند. مقایسه نتایج صحت معادلات حالت به دست آمده را تایید می کنند.

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

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 smallsignal model of these converters is very complicated. The statespace variables mostly change as a sinusoid curve, so the average of these variables is equal to zero. Therefore the traditional method such as statespace 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 bodeplot of the openloop 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 bodeplot of the openloop transfer function based on Middlebrook method. Verification is performed by comparing the experimental results with simulation results.