CC BY
10Системы управления, космическая навигация и связь
УДК 613.21
А. Ю. Хорошко, Н. Н. Горяшин
Сибирский государственный аэрокосмический университет имени академика М. Ф. Решетнева, Россия, Красноярск
МОДИФИЦИРОВАННАЯ ТОПОЛОГИЯ ИМПУЛЬСНОГО ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЯ С КОММУТАЦИЕЙ ПРИ НУЛЕВЫХ ЗНАЧЕНИЯХ НАПРЯЖЕНИЯ И ШИРОТНО-ИМПУЛЬСНОЙ МОДУЛЯЦИЕЙ
Разработана модифицированная топология импульсного преобразователя с коммутацией при нулевых значениях напряжения, обладающая более высокой энергетической эффективностью по сравнению с исходной.
Приведем схемы коммутирующего элемента (КЭ) топологии импульсного преобразователя с резонансным контуром (РК) и переключением при нулевых значениях напряжения основного ключа (ПНН) [1] (см. рисунок). Параметры преобразователей приведены в табл. 1.
Недостатками исходной топологии (см. рисунок, часть а) являются циркуляция энергии заряда резонансного конденсатора через вспомогательный ключ К2 и жесткое (без минимизации динамических потерь) запирание вспомогательного ключа К2.
В предлагаемой топологии (см. рисунок, часть б), заряд-разряд емкости резонансного контура происходит при закрытом вспомогательном ключе К2, что снижает эффективное значение тока через него и, как следствие, статические потери. В данной топологии скорость запирания обоих ключей ограни-
чивается резонансной емкостью Ср (через диод VD3 для К2, через диод VD4 для К1), за счет чего обеспечивается мягкое переключение (при нуле тока или напряжении) по двум фронтам обоих ключей.
Сравнительным недостатком данной топологии является циркуляция энергии емкости РК через диоды VD3, VD4, что снижает относительную эффективность при малых значениях входного напряжения. При больших значениях входного напряжения вклад потерь указанных диодов в общие потери снижается, а энергетическая эффективность относительно исходной топологии увеличивается (табл. 2).
Библиографическая ссылка
1 Batarseh I., Abu-Qahouq J. Unified Steady-State Analysis of Soft-Switching DC-DC Converters // IEEE Trans. Power Electron. 2002. Vol. 17, № 5. P. 684-691.
K1
K2
VD2
VD3
VD1
K1
K2
VD3
HO-
2\ VD22 2\VD4
2\ VD5
а б
КЭ с РК и переключением при нулевых значениях напряжения: а - исходная топология [1]; б - модифицированная топология
Параметры преобразователей
Таблица 1
Преобразователь с КЭ (см. рисунок, часть а) Преобразователь с КЭ (см. рисунок, часть б)
Параметр Значение Параметр Значение
Выходное напряжение 27 В Выходное напряжение 27 В
Емкость РК 1 нФ Емкость РК 4,2 нФ
Индуктивность РК 2,03 мкГн Индуктивность РК 1,5 мкГн
Транзистор К1 IRFP250 Транзистор К1 IRFP250
Транзистор К2 IRFP250 Транзистор К2 IRFP250
Частота преобразования 330 кГц Частота преобразования 330 кГц
C
3
3
L
C
L
р
р
2
2
4
4
Решетневские чтения
À. Yu. Horoshko, N. N. Goryashin Siberian State Aerospace University named after academician M. F. Reshetnev, Russia, Krasnoyarsk
THE MODIFIED TOPOLOGY OF SWITCHING CONVERTER WITH COMMUTATION OF ZERO-VOLTAGE AND PULSE-WIDTH MODULATION
The modified topology of switching converter with commutation of zero-voltage, owning higher energetic efficiency in comparison with the initial one, is worked out.
© Xopoimo A. ro., ropamHH H. H., 2010
УДК 621.391
С. Н. Шевцов, Д. С. Прошин Военная академия Ракетных войск стратегического назначения имени Петра Великого, Россия, Москва
ИННОВАЦИОННЫЕ ПОДХОДЫ К СОВЕРШЕНСТВОВАНИЮ СИСТЕМ УПРАВЛЕНИЯ ГИПЕРЗВУКОВЫХ ЛЕТАТЕЛЬНЫХ АППАРАТОВ В ВИДЕ КОМБИНИРОВАННЫХ НАВИГАЦИОННЫХ СИСТЕМ
Сегодня к современным навигационным системам предъявляют довольно высокие требования. Комплексные навигационные системы позволяют достичь заданного уровня точности, помехозащищенности и надежности.
Таблица 2
Результаты сравнительного измерения КПД
Преобразователь с КЭ (см. рисунок, часть а) Преобразователь с КЭ (см. рисунок, часть б)
Входное Выходная КПД, % Входное Выходная КПД, %
напряжение, В мощность, Вт напряжение, В мощность, Вт
40 300 92,5 40 300 93
65 300 90,2 65 300 92
Комплексные навигационные системы реализуют принцип избыточности, когда один и тот же навигационный параметр определяется несколькими навигационными системами, основанными на различных физических принципах. К числу основных навигационных систем различных подвижных объектов уже давно относятся инерциальные навигационные системы (ИНС). Они автономны, не требуют информации о магнитном поле Земли, не излучают энергию, однако имеют тенденцию к накоплению погрешностей. Объединение ИНС с навигационными системами, основанными на других физических принципах, позволяет устранить этот недостаток. Помимо ИНС, подвижные объекты все чаще снабжаются спутниковыми навигационными системами (СНС). Навигационные параметры, полученные с помощью СНС, не имеют тенденции к накоплению погрешностей, как ИНС, однако в большей степени подвержены различным случайным помехам. Интеграция ИНС (а следовательно, и бортовых ИНС) и СНС позволяет создать высокоточный надежный навигационный комплекс, сочетающий в себе преимущества ИНС и СНС. Основные достоинства и недостатки ИНС и СНС приведены в таблице [1; 2].
В настоящее время известны четыре основных схемы инерциально-спутниковых комплексов, отличающихся уровнем интеграции [2]:
- раздельная схема;
- слабосвязанная схема;
- сильносвязанная схема;
- глубокоинтегрированная схема.
Самый простой вариант построения инерциально-спутниковой системы - это раздельная схема ком-плексирования. В этой схеме ИНС и СНС вырабатывают скорости и координаты местоположения объекта независимо друг от друга. Для ограничения роста погрешностей ИНС производится периодический перезапуск алгоритмов ИНС с новыми начальными условиями по скорости и координатам, привлекаемым от СНС. В целом эта схема обладает достаточно высокой точностью и надежностью: выход из строя одного из навигационных измерителей не влечет за собой выход другого навигационного измерителя. Объединение ИНС и СНС по данной схеме требует минимальных изменений в аппаратных средствах и программном обеспечении уже имеющихся на борту систем [1].
В слабосвязанной схеме комплексирования сигналы инерциальных навигационных систем и спутниковых навигационных систем объединяются по схеме компенсации. При использовании этой схемы необходимы сигналы не менее чем от четырех спутников. Центральной частью комплексной системы является фильтр Калмана, решающий задачу оценивания по поступающим разностным измерениям.
