Exam text content

Tampereen teknillinen yliopisto — Hakkuriteholähteiden dynamiikka TEL-1200 7.4.2010
Sähköenergiatekniikan laitos
Teuvo Suntio Laskin sallittu 5 tehtävää/ 4 6 p

Tehtävä 1 Määrittele lyhyesti seuraavat teholähteiden dynamiikkaan liittyvät käsitteet (pelkkä
suomennos ei riitä): a) silmukkavahvistus, b) kaksiporttimalli, c) tilaesitys, d) PID e) PCMC
ja f) VMC (4 1p)

Tehtävä 2. Kuvassa | on esitetty eräiden teholähteiden jatkuvan tilan dynaaminen malli, jossa Z, =o.
Määritä kytkennästä symbolisesti a) Z, , (2p), ja b) G,, , (2p). €) Mikä on ko. teholähteen

resonanssitaajuus symbolisesti esitettynä (1 p). d) Mikä on piirin sisäisen lähtöimpedanssin
arvo pienillä taajuuksilla (- DC ) avoimen silmukan tapauksessa (1p).

Canonical eguivalent circuit Load

i = <0d 1,
1:M(D)

di

c
Kuva 1. f
d

     
   

 

 

 

 

 

Tehtävä 3. — Kuvassa 2 on esitetty LC suodin. Muodosta ko. piiri

le tilaesitys (4p) ja esitä se myös
matriisimuodossa (2p).

 

 

 

Kuva 2.

 

Tehtävä 4. Kuvassa 3 on esitetty teholähteen tulodynamiikkaa kuvaava suljetun silmukan lohkokaavio.
a) Määritä avoimen silmukkavahvistuksen lauseke L(s) kuvan 3 symbolein (2p) b) Määritä

suljetun silmukan tuloadmittanssi kuvan 3 symbolein (2p). c) Mitkä tekijät vaikuttavat
tulojännitteen ja lähtöjännitteen väliseen vaimennukseen? (2p)

 

T'

 

 

yt

in-o

 

 

 

 

 

 

Open loop

i 1 * i
Closed loop | Gce2 ja 4,

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Kuva 3.

10)
Tampereen teknillinen yliopisto — Hakkuriteholähteiden dynamiikka TEL-1200 7.4. 2010

Sähköenergiatekniikan laitos
Teuvo Suntio Laskin sallittu 5 tehtävää/ ä 6 p

Tehtävä 5. Kuvassa 4 on esitetty boost tyyppisen hakkurin ohjauksen ja lähtöjännitteen välisen
siirtofunktion taajuusvaste, jossa 20 V ja 50 V tarkoittavat tulojännitteen tasoa. Hakkurin
kytkentätaajuus on 100 kHz. Tehtävänäsi on suunnitella säätäjä ko. hakkurille
periaatteellisella tasolla, jonka PM > 45* ja säädön kaistaleveys = 10 kHz. a) Onko säätäjälle
annettu tavoitemäärittely realistinen? Miksi on/ei ? (2p) b) Millaisen säätäjän valitset? Miten
sijoitat ko. säätäjän navat ja nollat? (2p) c) Kumman ko. taajuusvasteista valitset suunnittelun

lähtökohdaksi ja miksi? (2p).

 

Magnitude (dB)
Nao
505385

N

 

10! 10? 10? 10

 

-45
-90
-135
-180—
-225
-270

 

 

 

Phase (deg)

 

10! 10? 10? 10"
Freguency (Hz)

Kuva 4.

2)