STM32F103 нашёл 140° там, где два преобразователя ждали 180°

При D1=30% и D2=50% пульсации входного тока в этом преобразователе минимальны примерно при сдвиге ШИМ 140°. Противофаза 180°, которая хорошо работает у одинаковых interleaved-каскадов, здесь оставляет заметно больше переменной составляющей. Причина проста физически: ветви уже не рисуют на входе одинаковые треугольники тока, разнесённые во времени.

Авторы собрали асимметричный interleaved Boost–Z-source converter: обычная boost-ветвь и Boost–Z-source-ветвь соединены параллельно по входу, а их выходы включены последовательно. У ключей независимые коэффициенты заполнения. Поэтому длительность и наклон участков токов в трёх дросселях меняются по-разному, а сумма входных токов зависит от взаимного положения этих участков во времени.

Искомая величина здесь — фаза α во втором ШИМ. Контроллер подбирает её так, чтобы растущий участок одного тока пришёлся на убывающий участок другого. В точке компенсации суммарный входной ток становится ровнее, хотя каждый отдельный дроссель продолжает работать в обычном импульсном режиме. Фильтр на входе от этого не исчезает, однако часть работы по подавлению пульсаций выполняет сам тайминг ключей.

Для поиска оптимума авторы заранее рассчитали карту D1, D2 → α и аппроксимировали её сетью 2–10–1: два коэффициента заполнения подаются на вход, десять нейронов выдают оптимальный сдвиг. Эта сеть исполняется на STM32F103C8T6 с периодом 35 мкс и обновляет относительную фазу ШИМ. Самое интересное в установке не требует слова «нейросеть»: микроконтроллер служит активным фазовращателем для двух источников токовых пульсаций.

На аппаратном стенде с входом 24 В, нагрузкой 100 Ом и частотой ШИМ 40 кГц авторы измерили относительную RMS-пульсацию 30% при нулевом сдвиге. При 115° она снизилась до 9.7%, при 140° — до 4.6%, затем выросла до 8.2% при 165°. Измеренная таблица показывает широкую картину: фазу нельзя назначить один раз по учебнику, поскольку оптимум движется вместе с режимом преобразователя.

Самая эффектная пара чисел статьи — снижение RMS-пульсаций с 1.62 А до 0.32 А — относится к моделированию, а не к осциллограммам прототипа. Её следует читать именно как проверку механизма в расчётной модели. Авторы также не приводят сравнения своей сети с таблицей поиска, билинейной интерполяцией или полиномом. Для гладкого отображения двух входных чисел в одно такое сравнение было бы особенно полезно: оно показало бы, нужна ли здесь нейросеть или достаточно компактной LUT в памяти STM32.

Работа всё равно меняет привычный взгляд на interleaving. Два каскада могут гасить пульсации не только фиксированной геометрией силовой части. Их можно согласовывать во времени по текущему режиму, как две волны, которым контроллер постоянно подбирает правильную задержку.

Источники

[Scientific Reports: Artificial neural network–based phase-shift optimization for input ripple minimization in an interleaved boost–Z-source converter](https://www.nature.com/articles/s41598-026-65949-9)

[Первичный PDF статьи и экспериментальные данные Springer Nature](https://media.springernature.com/original/springer-static/esm/art%3A10.1038%2Fs41598-026-65949-9/MediaObjects/41598_2026_65949_MOESM1_ESM.pdf)