电压控制不连续导电模式DC-DC变换器的熵特性研究

结合DC-DC变换器非线性特性随反馈增益k变化的关系,以及熵能够反映序列总体统计特征的特点,提出一种基于熵估计DC-DC变换器非线性行为的新方法. 以一阶电压反馈不连续导电模式 DCM Buck和Boost变换器为例,详细分析了不同反馈增益k和初值x₀形成的数值序列及熵的分布情况. 研究结果表明：DC-DC变换器的熵由反馈增益k决定,与初值x₀无关,最终小于理论极大值log₂N （N为统计区间个数）;熵能够准确区分DC-DC变换器的倍周期分岔和混沌行为,从而得到一种新的可量化的DC-DC变换器非线性动力学行为指标;完善了该类变换器非线性动力学分析的理论和方法. 关键词： DC-DC变换器 熵 混沌 k')" href="#">反馈增益k     

DC-DC变换器的信息熵分析

为确定不同反馈系数k下DC-DC变换器系统的行为,结合系统处于周期状态时的稳定性和系统处于混沌时不会重复经过每一点的特点,提出了一种采用极限思想和信息熵来估计DC-DC变换器非线性行为的方法.该方法能准确分析系统处于周期状态和混沌状态的熵值,量化了DC-DC变换器倍周期分叉和混沌行为.以一阶电压反馈DCM Boost变换器和DCM Buck变换器为例进行仿真.研究结果表明,所提出的信息熵可以准确反映分叉点、周期数及产生混沌的位置,完善了该类变换器非线性动力学分析的理论和方法.     

DC-DC变换器的符号时间序列描述及模块熵分析

本文提出了一种采用符号时间序列和熵理论分析DC-DC变换器非线性行为的方法.该方法首先用离散时间序列描述非线性连续系统,然后将其转换为由简单字符构成的符号序列,再用信息学方法计算出该符号序列的模块熵,从而得到一种新的可量化的非线性动力学行为统计指标.文中以一阶电压反馈DCM和二阶电流反馈CCM Boost变换器为例进行研究.研究结果表明,模块熵这种粗粒化的统计分析方法,能够量化DC-DC变换器的倍周期分岔和混沌行为,且能够准确地确定混沌行为的发生,是一种尚未在DC-DC变换器中提出的简单、实用的分析方法. 关键词： 符号时间序列 符号动力学 模块熵 Lyapunov指数     

单周期控制Cuk功率因数校正变换器中的中尺度不稳定现象分析

基于单周期控制的自治性,建立了描述单周期控制Cuk功率因数校正(PFC)变换器动力学行为的非线性状态平均模型.在此基础上,采用谐波平衡法得出了该系统周期平衡态的近似解析表达式,继而通过判定Floquet乘子的变化趋势,准确地预测了该变换器首次失稳时分岔点的位置和类型,揭示了系统出现中尺度不稳定现象的物理机理.研究结果表明,该变换器周期闭轨稳定性的丧失,即Neimark-Sacker分岔的发生是最终导致中尺度振荡现象产生的根本原因.最后,电路实验验证了理论分析的正确性.这些研究结果不仅揭示了单周期控制CukPFC变换器中的中尺度分岔行为的本质,而且为系统电路参数的设计提供了理论依据.     

两级式光伏并网逆变器建模与非线性动力学行为研究

本文首先建立了两级式光伏并网逆变器严格的分段光滑状态方程, 分析级联情况下光伏阵列电压对光伏并网逆变器非线性动力学行为的影响, 然后探讨拓展两级式光伏并网逆变器输入电压范围的策略, 并研究前后级电路内部参数变化引起并网逆变器输出电流的快变尺度分岔和慢变尺度分岔现象. 研究发现: 若对光伏阵列电压进行分段控制, 可以有效展宽两级式光伏并网逆变器的输入电压范围; 适当增加前级输出电容值、电感量, 可以避免系统产生混沌运动, 而后级参数的取值需避开多个不连续的混沌区域. 研究结果对提高光伏发电系统的效率与稳定性有较重要的参考价值.     

平均电流控制型Boost功率因数校正变换器中的中频振荡现象分析

基于输入电压可用其有效值代替以及电感电流与输出电压的波动频率远低于变换器开关频率的假设,建立了用于描述平均电流控制型Boost PFC变换器动力学行为的小信号模型,研究了该变换器中的中频振荡现象问题,揭示了系统发生中频振荡现象的内在物理机理,并给出了系统发生中频振荡现象的参数边界.研究结果表明,该非线性现象不同于已发现的快尺度不稳定性现象和慢尺度不稳定性现象,其主要特征是其振荡频率介于交流输入电压线频率和开关频率之间.最后,电路实验结果证实了理论分析的正确性. 关键词： 中频振荡 平均电流控制 Boost功率因数校正变换器 小信号模型     

斜坡补偿电流模式控制开关变换器的动力学建模与分析

降压型、升压型和升压-降压型DC-DC变换器是应用广泛的基本开关DC-DC变换器.电流模式控制开关DC-DC变换器在较宽的电路参数范围内具有两个边界,基于开关切换前后电感电流的上升和下降斜率,建立了斜坡补偿电流模式控制开关DC-DC变换器的统一模型.该模型进行无量纲归一化处理后只有三个参数,可有效展示开关DC-DC变换器在电感电流连续传导模式(CCM)和电感电流不连续传导模式(DCM)时的动力学特性.利用此模型,导出了轨道状态发生转移时的两个分界线方程,由此确定了开关DC-DC变换器的稳定周期1域、CCM鲁棒混沌域和DCM弱混沌强阵发域三个工作状态区域.开关DC-DC变换器二维参数映射图和电流模式控制降压型DC-DC变换器的电路实验观察验证了由两条分界线划分工作状态域的正确性.     

三阶并联BUCK变换器的建模及非线性动力学行为初探

运用电路分析理论,根据KVL和KCL定理及理想运算放大器的特点,对并联DC-DC buck变换器建立了一个11维分段光滑的状态方程组,文中给出了详细的状态方程推导过程,然后对所建立的动力学模型的非线性动力学性质进行了初步研究,发现在一定参数和外部激励条件下,该系统出现混沌运动。     

级联三能级介质中非线性光学信号的增强

揭示非最大相干可能比最大相干产生更有效的非线性频率转换. 为此以三能级级联系统(没有最大相干)为例计算其非线性光学信号的强度, 并与三能级Λ型系统(具有最大相干)进行比较. 利用非微扰方法计算表明, 在双光子共振和相同参数的条件下, 级联系统产生的非线性光学信号的最大强度约是Λ系统的两倍. 利用缀饰态表象分析表明, 两个系统中耦合跃迁的自发辐射及其介入的不可逆三光子过程具有相反的作用. 它们在级联系统中加强非线性转换, 而在Λ系统中削弱非线性转换. 关键词： 电磁感应透明 非线性光学过程 双光子共振     

高功率千瓦级(N+1)×1光纤级联泵浦耦合器

分析了泵浦光纤不同锥区长度对(1+1)×1耦合器效率的影响,相同锥区长度不同泵浦臂数量对(1+1)×1耦合器与(2+1)×1耦合器效率的影响,结果表明泵浦光纤锥型区域越长,通过泵浦光纤进入信号光纤的泵浦光越多,泵浦耦合器的耦合效率越高和相同锥区长度下,泵浦臂数量越多,泵浦耦合器耦合效率越低.根据分析结果制作了(1+1)×1耦合器与(2+1)×1耦合器,通过两个(N+1)×1耦合器级联方式形成级联泵浦耦合器.测试了由两个(1+1)×1耦合器组成的级联泵浦耦合器,在总注入泵浦功率602W的情况下输出泵浦功率564W,级联泵浦耦合效率高达93.6%.由两个(2+1)×1耦合器组成的级联泵浦耦合器,在总注入泵浦功率1 210 W的情况下输出泵浦功率1 120 W,级联泵浦耦合效率高达92.5%,实现了千瓦级泵浦功率输出,且两种级联泵浦耦合器信号光损耗均小于0.4%.利用此方法将耦合器形成级联结构可有效提高光纤激光器系统泵浦输出能力,实现千瓦级高功率输出.     

一类由饱和引起的非线性现象

以一个功率因数校正boost变换器为例,描述了当系统在饱和与非饱和状态间不断切换时出现的一类非线性现象,分析了这些现象的特点和产生原因.推导了考虑饱和的分段微分方程,并据此进行了仿真,结果表明,系统一方面会出现倍周期分岔和混沌等传统的非线性现象,另一方面由于整流输入电流碰到饱和边界,系统的定性行为发生突变,会出现边界碰撞分岔,还能从混沌直接变为周期1.这类由饱和引起的非线性现象及相关分析得到了实验验证. 关键词： 饱和 非线性 分岔 混沌     

一类由饱和引起的非线性现象

以一个功率因数校正boost变换器为例，描述了当系统在饱和与非饱和状态间不断切换时出现的一类非线性现象，分析了这些现象的特点和产生原因.推导了考虑饱和的分段微分方程，并据此进行了仿真，结果表明,系统一方面会出现倍周期分岔和混沌等传统的非线性现象，另一方面由于整流输入电流碰到饱和边界，系统的定性行为发生突变，会出现边界碰撞分岔，还能从混沌直接变为周期1.这类由饱和引起的非线性现象及相关分析得到了实验验证.     

Period-doubling bifurcation in two-stage power factor correction converters using the method of incremental harmonic balance and Floquet theory

In this paper, period-doubling bifurcation in a two-stage power factor correction converter is analyzed by using the method of incremental harmonic balance (IHB) and Floquet theory. A two-stage power factor correction converter typically employs a cascade configuration of a pre-regulator boost power factor correction converter with average current mode control to achieve a near unity power factor and a tightly regulated post-regulator DC-DC Buck converter with voltage feedback control to regulate the output voltage. Based on the assumption that the tightly regulated post-regulator DC-DC Buck converter is represented as a constant power sink and some other assumptions, the simplified model of the two-stage power factor correction converter is derived and its approximate periodic solution is calculated by the method of IHB. And then, the stability of the system is investigated by using Floquet theory and the stable boundaries are presented on the selected parameter spaces. Finally, some experimental results are given to confirm the effectiveness of the theoretical analysis.     

离散移相控制全桥DC-DC变换器的能量迭代建模及多周期态研究

针对移相全桥DC-DC变换器, 提出一种离散移相控制方法. 通过建立移相全桥DC-DC变换器输出滤波电容能量模型, 分析了离散移相控制全桥DC-DC变换器的能量迭代过程和控制原理. 通过对离散移相控制全桥DC-DC变换器能量迭代过程的研究, 揭示了其多周期态工作特性. 与传统PWM移相全桥DC-DC变换器的仿真对比分析结果表明, 离散移相控制全桥DC-DC变换器具有控制环路简单可靠、瞬态响应速度快等优点.     

开关变换器斜坡补偿动力学机理研究

在反馈控制电路中引入适当的斜坡补偿电流,既可以有效拓宽电流控制开关DC-DC变换器稳定工作范围,实现混沌镇定控制,又可以使其工作模式从断续导电模式转移至连续导电模式,实现工作模式转移.以电流控制Buck-Boost变换器为例,通过建立含斜坡补偿的具有两个电感电流边界的二维离散时间模型和相应的Jacobi矩阵,深入研究了开关DC-DC变换器斜坡补偿的动力学机理.通过分析稳定性失稳和边界碰撞分岔的条件,讨论了斜坡补偿对开关DC-DC变换器稳定周期振荡和工作模式转移的影响,分别给出了相应的稳定性分界线和模式转移分界线.制作了实验电路,由实验结果说明了斜坡补偿对开关DC-DC变换器混沌镇定控制和工作模式转移的物理意义,并验证了理论分析的正确性.