峰值电流模式控制同步开关Z源变换器的动力学研究

Z源变换器由于Z源网络的嵌入,具有高电压传输比,降低开关器件损耗,提高系统效率等优点,在直流变换、逆变等许多领域具有广泛的应用.本文研究了基于峰值电流模式控制的同步开关Z源变换器的非线性动力学,建立了连续电流模式下同步开关Z源变换器的离散迭代映射模型;通过特征值的运动轨迹分析了参考电流对系统稳定性的影响,给出了系统稳定运行的参数域;基于分岔图和Lyapunov指数图发现了此变换器存在倍周期分岔、边界碰撞分岔、切分岔和阵发混沌,分析了边界碰撞分岔和混沌演化过程及其产生的机理;最后通过电路仿真和实验验证了理论分析的正确性.研究结果表明:随着参考电流的增加,峰值电流模式控制同步开关Z源变换器从周期1经历倍周期分岔进入周期2和周期4,然后由于边界碰撞分岔过渡到阵发混沌态,接着通过切分岔进入周期3,最后再次由于边界碰撞分岔进入混沌态.     

不同开关频率下电压控制升压变换器中的Hopf分岔分析

由于电压控制升压变换器的传统平均模型中没有包含开关频率,从而无法分析开关频率的大小对电压控制升压变换器中Hopf分岔的影响. 通过建立电压控制升压变换器的含有开关频率的改进平均模型,分析了开关频率对电压控制升压变换器中Hopf分岔的影响,并设计硬件电路,给出电路试验结果. 研究表明:采用电压控制升压变换器的改进平均模型,可以有效地分析不同开关频率对电压控制升压变换器中Hopf分岔的影响; 随着开关频率的减小,电压控制升压变换器更易于发生Hopf分岔. 关键词： 改进平均模型 电压控制升压变换器 开关频率     

峰值/谷值电流型控制开关DC-DC变换器的对称动力学现象分析

峰值电流和谷值电流控制开关DC-DC变换器在较宽的电路参数范围内具有对称动力学现象.文中建立了峰值电流和谷值电流控制buck,boost,及buck-boost变换器的统一离散迭代映射模型,并导出了统一的分段光滑迭代映射方程及特征值方程,通过数值仿真得到了占空比变化时的正、逆分岔图和Lyapunov指数谱.研究结果表明,峰值/谷值电流型控制开关变换器的分岔图和Lyapunov指数具有关于点或轴对称的现象.时域仿真结果验证了数值仿真结果,并进一步表明,随着占空比的变化,峰值/谷值电流型控制开关变换器具有对称动力学现象、对称动力学现象和非对称动力学现象共存、非对称动力学现象.     

峰值/谷值电流型控制开关DC-DC变换器的对称动力学现象分析

峰值电流和谷值电流控制开关DC-DC变换器在较宽的电路参数范围内具有对称动力学现象.文中建立了峰值电流和谷值电流控制buck,boost,及buck-boost变换器的统一离散迭代映射模型,并导出了统一的分段光滑迭代映射方程及特征值方程,通过数值仿真得到了占空比变化时的正、逆分岔图和Lyapunov指数谱.研究结果表明,峰值/谷值电流型控制开关变换器的分岔图和Lyapunov指数具有关于点或轴对称的现象.时域仿真结果验证了数值仿真结果,并进一步表明,随着占空比的变化,峰值/谷值电流型控制开关变换器具有对称动力学现象、对称动力学现象和非对称动力学现象共存、非对称动力学现象.     

电压模式控制不连续传导模式 boost变换器切分岔研究

电压模式控制boost变换器能产生多种分岔形式,对其分岔中的一类重要的切分岔现象进行了详细研究. 首先根据系统的一次离散迭代映射推导出其三次离散迭代映射模型,基于非线性系统理论中的切分岔定理, 从数学上推导出此类变换器产生切分岔现象的条件,并通过数值仿真研究了电路参数对这类变换器切分岔现象的影响.研究结果表明:当系统的反馈系数处在一定范围内时,该类变换器会出现切分岔和阵发混沌现象. 最后通过实验研究boost变换器中存在的这类不稳定非线性现象,验证了理论分析和数值仿真的正确性.     

电流源负载峰值电流控制buck变换器的复杂次谐波振荡现象

电流源负载峰值电流控制buck变换器具有次谐波振荡快慢复杂现象.本文建立了它的分段光滑开关模型及离散迭代映射模型.根据离散迭代映射模型,通过数值仿真研究了电路参数对buck变换器的非线性动力学行为的影响,发现了具有快慢效应次谐波振荡吸引域的分岔图和呈现双环带状的庞加莱映射.根据分段光滑开关模型,采用龙格-库塔算法,仿真研究了buck变换器的时域波形和相轨图,研究结果表明:电感电流存在由次谐波振荡与降频次谐波振荡组成的n型次谐波振荡现象;输出电压存在快标与慢标结合的正弦次谐波振荡现象.实验结果验证了文中的分 关键词： 开关DC-DC变换器 迭代映射 电流源负载 次谐波振荡     

开关变换器多级脉冲序列控制研究

提出一种新的开关变换器控制方法,多级脉冲序列（multilevel pulse train, MPT）控制方法.MPT控制器可根据开关变换器的工作状态,将多个强弱等级不同的控制脉冲组成脉冲序列对变换器进行控制.MPT控制方法易于实现,控制系统具有良好的瞬态特性和鲁棒性,可以应用于各种拓扑结构的开关变换器.介绍了MPT控制方法的原理和实现方式,详细阐述了MPT控制Buck变换器的工作特性、控制规律和小信号模型,并进行了分析对比、仿真和实验研究.研究结果表明,MPT控制变换器比传统PWM控制变换器瞬态性能更好 关键词： 开关变换器 多级脉冲序列 控制方法 buck变换器     

谷值电流型脉冲序列控制开关变换器及其能量建模研究

脉冲序列控制是针对工作于电感电流断续导电模式的开关变换器提出的一种非线性、离散控制技术.当开关变换器工作在电感电流连续导电模式时,脉冲序列控制开关变换器存在低频振荡现象,严重影响了脉冲序列控制开关变换器的稳态及瞬态性能.针对这一问题,本文提出一种谷值电流型脉冲序列控制方法,将脉冲序列控制的应用范围从电感电流断续导电模式扩展到电感电流连续导电模式.建立了谷值电流型脉冲序列控制开关变换器的能量迭代模型,并与传统脉冲序列控制开关变换器的能量模型进行对比.结果表明谷值电流型脉冲序列控制电感电流连续导电模式开关变换器具有与传统脉冲序列控制电感电流断续导电模式开关变换器相同的能量传递模式,从而在根本上消除了传统脉冲序列控制电感电流连续导电模式变换器存在的低频振荡现象.     

电压反馈型DC-DC变换器的稳定性研究

建立了电压反馈型DC-DC变换器连续运行模式下的频闪映射模型，利用离散映射方程的Jacobian矩阵的特征值分析了变换器在参数变化时不动点的失稳情况. 以具体的电压反馈型buck变换器为例， 通过理论分析与数值仿真，两者的结果具有很好的一致性，表明利用离散映射分析DC-DC变换器的稳定性是切实可行的. 关键词： 离散映射模型 DC-DC变换器 稳定性     

开关变换器离散子系统混沌点过程描述及EMI抑制

利用混杂系统理论将开关变换器描述为连续子系统和离散子系统的集合,由此根据混沌PWM规律,建立离散子系统的开关混沌点过程模型. 同时以常用的线性分段混沌映射实现混沌PWM控制,分析得出混沌PWM点过程的特征函数,概率密度函数,进一步得到混沌PWM和周期PWM的频谱特性. 论文的试验结果表明,输出电压稳定情况下混沌开关变换器,实现了谐波峰值的抑制,开关变换器EMI特性明显改善. 关键词： 混杂系统 开关变换器 混沌点过程 电磁干扰     

单相H桥逆变器单极性正弦脉宽调制下的分岔及混沌行为研究

本文研究了单相H桥逆变器在单极性正弦脉宽调制下的分岔和混沌行为, 建立了系统在比例控制下的一阶离散映射模型, 采用分岔图、折叠图和Lyapunov指数谱分析了比例系数k对系统性能的影响, 通过Matlab/Simulink仿真得到了不同比例系数下的时域波形图, 验证了理论分析的正确性. 最后运用分岔图研究了输入电压E、负载电阻R和电感L等外部参数变化时 变换器中存在的非线性行为. 本文将单相H桥逆变器的混沌研究从双极性正弦脉宽调制转向单极性正弦脉宽调制, 使之更具实用性, 研究结果对于正确设计和调试单相H桥逆变器具有重要的指导意义和应用价值. 关键词： 单相H桥逆变器 单极性调制 离散迭代映射 分岔和混沌     

Notch filter feedback controlled chaos in buck converter

A method of controlling chaos in the voltage-mode buck converter is presented by using an improved notch filter feedback control in this paper. The proposed control part comprises a notch filter and a low-pass filter. The discrepancy between the outputs of the two filters is introduced into the control prototype of the power converter. In this way, the system period-1 solution is kept unchanged. The harmonic balance method is applied to analysing the variation law of the system bifurcation point, and then the stable range of the feedback gain is ascertained. The results of simulation and experiment are also given finally.[第一段]     

基于混合控制LLC谐振变换器的设计与分析

根据半桥LLC谐振变换器的拓扑结构,采用了一种混合控制方式,整合了电荷控制和传统频率控制两种控制方式。与目前的电荷型控制、双频率控制等常用控制方式相比,该控制方式增加的频率补偿斜坡,使得补偿器的设计十分简单,改进的线路瞬态性能可降低输出电容器值。根据基波分析法得到半桥LLC谐振变换器等效电路,确定了直流增益与品质因数、归一化频率和谐振电感与励磁电感的比值之间的关系式,并由该关系式设计出合适的谐振器件参数。通过混合控制方式与设计的LLC谐振参数搭建了一台5 kW/±85 V半桥LLC谐振变换器进行实验验证,实验结果显示,该样机动态特性良好,能够得到稳定的输出电压和具有较高的传输效率,验证了所采用的控制方法和基波分析法设计的LLC谐振参数的可行性。     

BOOST变换器延迟反馈混沌控制及其优化

引入输出延迟反馈控制(time-delay feedback control, TDFC)到峰值电流控制BOOST变换器中，构建了被控系统的离散迭代模型，获取相应的Jacobian矩阵表达式.通过分析变换器在平衡点的变化规律及Jacobian矩阵特征值轨迹，确定出控制系统混沌到单周期态的TDFC反馈增益范围，并依据状态变量和占空比的收敛情况讨论了系统的稳态和动态性能，实现了对TDFC控制参数优化选择.仿真结果证实了所提控制方式的有效和理论分析的正确.     

Boost变换器中参数斜坡共振控制能力研究

以电流型Boost电路为基础,以电感电流的参考值作为共振参数,详细研究了斜坡共振的调整过程及其控制能力,推导了稳定状态电路的特征参数.分别针对分岔和混沌电路,研究了不同共振电压幅值时参数斜坡共振的控制能力及其稳定参数,从而实现准确的电路参数设计,确保电路稳定可靠地工作. 关键词： Boost变换器 分岔 混沌控制 参数共振     

参数共振微扰法在Boost变换器混沌控制中的实现及其优化

参数共振微扰法是一种简单的非反馈混沌控制方法，它十分适合非自治系统的混沌控制.研究了这种方法在电流模式控制Boost变换器混沌控制中的应用，并通过对扰动相位进行优化 ，达到最优的混沌控制结果.同时对参数共振微扰法及其优化方法在Boost变换器混沌控制中的作用进行了理论分析，推导并计算了各种电路参数变化对有效的混沌控制所需的扰动的影响. 关键词： Boost变换器 混沌 混沌控制 参数共振微扰法     

基于状态关联性的Boost变换器混沌与反混沌控制

混沌控制与反混沌控制是一对逆问题. 通过研究系统状态变量的关联性, 分析了在电流型连续电流模式Boost变换器关联系数变化的情况下, 实现系统的混沌控制与反混沌控制的方法, 为实际应用打下理论基础. 建立了系统的离散数学模型, 利用单值矩阵理论解释了变换器混沌控制与反混沌控制的机理. 研究结果表明, 在只改变系统状态变量的关联系数的情况下, 该控制策略能够将处于任意状态的Boost变换器控制到周期1, 2, 4轨道以及混沌态, 系统的输出可实现混沌与反混沌控制. 仿真结果证明了所提出方法以及研究结果的正确性.     

单相三电平H桥逆变器分岔现象的研究

三电平逆变器相较于传统的两电平逆变器具有输出电压谐波畸变率小、开关管电压应力小等优点,因而在大功率场合受到了越来越多的关注. 本文针对一种复合式单相三电平逆变器,对其中的分岔和混沌现象进行了深入的研究,建立了电流闭环比例控制下的一阶离散模型,得到了不同时间段内的频闪映射模型. 以比例系数k,负载电阻R,负载电感L及输入电压E为变化参数,研究了三电平逆变器的分岔现象：通过分岔图和李雅普诺夫指数谱分析了慢变尺度下比例系数、负载电感、负载电阻和输入电压对系统动态性能的影响;通过折叠图直观地观测到了快变尺度下不同比例系数、负载电感所导致的分岔过程. 最后搭建了Matlab/Simulink仿真模型,得到了电流闭环比例控制时电流i的时域波形,仿真结果与理论分析相一致. 研究表明,正确选择单相三电平逆变器的电路参数对于其稳定运行具有重要意义. 关键词： 三电平逆变器 频闪映射 分岔 混沌     

电流模式SEPIC变换器倍周期分岔现象研究

以SEPIC变换器中前置电感电流为控制对象,建立了SEPIC变换器断续电流模式下的离散时间模型, 并分析了不动点的稳定性.通过相轨图、功率谱图以及分岔图, 发现电路中存在一种特殊的倍周期分岔现象——电路的运行状态经历了1倍周期、 2倍周期、4倍周期再到2倍周期、4倍周期,最终进入混沌状态.实验结果与仿真结果相一致, 证实了SEPIC变换器在断续电流模式下存在这种倍周期分岔现象.     

宽输入Boost电路的参数正弦微扰调整与镇定

宽输入范围的Boost电路会跨越稳定和不稳定工作区,产生的混沌现象导致电路工作异常.以连续电流传导模式为基础,讨论Boost电路的参数正弦扰动调整与镇定过程,分析稳定状态和不稳定状态在不同正弦扰动幅度下的相互转化过程,推导电路工作状态转化的临界条件,研究宽输入范围时电路的可稳定条件.数字仿真说明参数正弦扰动不仅可以抑制不稳定电路的混沌现象,也可以使本身稳定的电路进入不稳定状态.对宽输入电压范围的Boost电路,可在一定区域内选择合适的扰动幅度,保证电路稳定可靠地起动、调整和镇定.