DC-DC开关变换器的混沌现象及其应用

目前,DC-DC开关功率变换器的非线性现象的研究已发展到了混沌的控制与应用研究.本文论述了对DC-DC开关变换器的混沌现象及其应用,并展望了混沌开关变换器的应用前景.     

DC-DC功率变换器中非线性现象的仿真研究

DC-DC开关变换器中蕴涵着丰富的非线性现象,混沌与分岔在变换器中存在着一定的产生机理和表现形式.对两种基本拓扑结构DC-DC变换器Boost、Buck的非线性现象进行了仿真研究,建立了两种变换器的离散迭代映射模型和精确开关模型,经过数字仿真,验证了存在于DC-DC变换器中的分岔和混沌现象.对闭环控制Boost变换器,深入分析了采用离散迭代模型和精确开关模型后仿真结果的差异及原因.所采用的数值仿真方法为DC-DC变换器的电路参数优化提供了理论工具.     

混沌态电流模式Buck-Boost开关变换器的OGY控制

从电流模式Buck-Boost开关变换器周期 1状态的频闪采样离散时间迭代映射数学模型出发，提出了一种混沌态电流模式Buck-Boost开关变换器吸引子中不稳定周期 1轨道的确定方法．根据OGY控制的原理和思想，推导出OGY控制矢量的取值范围，以此为依据选择控制矢量，实现了对混沌态的电流模式Buck-Boost开关变换器相空间中的一条不稳定周期 1轨道的稳定控制．     

软开关Buck变换器混沌现象的研究

鉴于软开关DC／DC变换器的应用越来越广泛，由于谐振元件的存在使得变换器的混沌现象变得复杂。该文以BuckZVSPWM变换器为具体研究对象，建立了其精确离散数学模型，并基于此模型分析了BuckZVSPWM变换器的混沌现象。利用稳定性判据求出给定系统的临界稳定值，通过电路仿真证明了混沌图与变换器运行状态基本一致。该文建立的精确离散数学模型是在数学通用公式的基础上建立起来的。因此可以应用于其它软开关DC／DC变换器混沌现象的研究。     

Buck变换器频率引起的混沌及其控制

大多数关于变换器分岔和混沌的研究都是以直流电源电压作为变量进行分析和控制的。为了研究变换器开关频率对系统动力学行为和混沌控制效果的影响,以PWM模拟电压控制Buck变换器为研究对象,首先通过计算机仿真电路得到分岔图,分析了开关频率对系统的影响;然后利用硬件实验电路对单周期稳定、倍周期分岔和混沌3种不同状态进行相图分析,对分岔图进行验证;最后,采用参数扰动法实施混沌控制,研究了正弦谐波扰动信号幅值对控制效果的影响。通过选取特定的幅值比,经过计算机仿真电路得到新的分岔图,与混沌控制前的分岔图形成了鲜明的对比;通过选取特定的开关频率,经过混沌控制前后的电容电压和电感电流时域图,验证了混沌控制有利于提高变换器的稳态和暂态性能。有利于加深对变换器非线性动力学行为及其控制的认识和研究。     

电压空间矢量脉宽调制技术调制波的建模与仿真

本文介绍了电压空间矢量脉宽调制技术基本原理,讨论了电压空间矢量脉宽调制技术的两种开关模式,利用MATLAB对其两种开关模式的调制波进行了建模,并进行了仿真,仿真结果证明了两种开关模式调制波的正确性。     

基于软开关的SEPIC变换器设计及其效率分析

关于在光伏系统中SEPIC变换器效率优化问题,由于光伏系统承担并网发电和输出电压,要完成大功率点的跟踪,但是转换效率往往不高,尤其是在工作频率很高时,转换效率会明显下降。为解决上述问题,提出将软开关技术应用到SEPIC变换器中,并对零电压、零电流准谐振SEPIC变换器的工作原理进行了分析,采用谐振参数的选取,应用软开关技术减小开关损耗,可以提高SEPIC变换器的效率。在MATLAB平台上对有、无软开关的SEPIC变换器进行仿真,通过改变工作频率,对两种变换器效率进行比较。仿真结果证明软开关技术能够提高SEPIC变换器的效率,为变换器设计提供了依据。     

混沌频率调制技术在商用开关电源中的应用

提出一种在商用开关电源中实现混沌频率调制,从而抑制电磁干扰的方法。混沌频率调制技术是基于混沌信号的连续频谱的特性,将其用于开关电源消除开关信号谐波的尖峰,达到抑制EMI的目的。该方法利用蔡氏电路设计了混沌频率调制电路,用于驱动开关电源PWM芯片的振荡器,实现开关频率的调制,使原本离散的开关信号频谱拓展到一定的频率范围。采用一个商用反激恒流源作为实验载体,仿真和实验结果表明,该方法在确保系统稳定的基础上,能实现EMI的抑制。     

开关变换器周期窗内吸引子共存现象仿真研究

开关DC-DC变换器是一种强非线性系统,存在各种非线性现象,切分叉是其中的一种特殊分叉.开关变换器因切分叉而引发了阵发混沌,阵发混沌使得系统的非线性动力学特性变得更加复杂.对电流控制型Boost变换器中产生的复杂动力学现象进行了仿真研究,揭示了参数变化分叉图中存在着周期窗、周期窗内共存吸引子和不完全倍周期费根鲍姆树等现象,通过构造相应的切分叉离散迭代映射曲线,说明了这些现象都足由于系统发生切分叉后形成的.研究结果对开关变换器的稳定设计具有重要的指导意义.     

周期性扩频的Boost变换器中非线性现象的研究

在分析了Boost变换器精确离散迭代模型的基础上,首次研究了采用周期性扩频技术后Boost变换器中的分叉和混沌现象。通过M文件编程得到了输出电压随着电路参数变化的分叉图,验证了它含有丰富的非线性动力学行为,而且研究了采用周期性扩频技术对变换器中非线性现象的影响。同时,在变换器中电路参数不变的情况下,研究了周期扩频技术的频率在不同范围内变化时,其中的分叉与混沌现象。本研究为更好地设计Boost变换器电路提供了一定理论基础和应用价值。     

Hierarchical neuro-fuzzy current control for a shunt active power filter

This paper presents the design of a hierarchical neuro-fuzzy current control scheme for a shunt active power filter compared with a single fuzzy controller scheme. A single fuzzy controller scheme is presented first and an ANFIS based neuro-fuzzy controller is connected hierarchically to the first one to improve the performance. Simulation results show that harmonic compensation is achieved with both schemes, however switching performance is superior for hierarchical scheme. The method of switching controller development in this paper is new and can be applied to other power electronic converter applications for improved performance.     

Chaotic secure communication based on a gravitational search algorithm filter

A new chaotic secure communication scheme based on a gravitational search algorithm (GSA) filter is proposed. In this scheme, useful signals are delivered via an encoder, a chaotic transmitter, a GSA-based filter, a chaotic receiver, and a decoder. The security of such a communication system is promoted due to the unpredictable features of the chaotic map and the unknown encoding-modulation scheme. By using a GSA filter technique the resistance of the system to noise is enhanced. To verify the effectiveness of the proposed scheme, it is compared with the current state-of-the-art schemes in simulations. At the same time, comparisons with a genetic algorithm (GA) filter and a particle swarm optimization (PSO) filter are made. Numerical simulations confirm that the proposed method is better in estimating the states and information symbols, and has a lower bit error rate than other schemes.     

小信号分析在三电平ZVZCS充电桩中的应用

电动汽车成为环保出行的主要方式之一,充电桩作为连接电网和电池的电力电子变换载体,降低谐波对电网和充电桩本身的影响是一个重要研究方向。为了减小开关器件的电压应力,提高充电桩电源转换的效率与实用性,本文采用了一种新型的零电压零电流脉宽调制（ZVZCS PWM）三电平（TL）充电桩变换器。和同类ZVZCS PWM TL 变换器相比,减少了磁性器件的使用,降低设计难度,提高了变换器的效率,可靠性更高。本文详细分析了新型 ZVZCS PWM TL 变换器的工作原理和不同时间段的等效电路结构,推导了电路的输入输出特性,以及实现软开关的条件和策略。并推导出TL ZVZCS PWM 变换器小信号模型、闭环框图和传递函数。基于上述模型对系统进行补偿设计,使系统具有良好的稳态和暂态功能。并进行了仿真与试验,验证了该方案的可行性与有效性。     

The Switching Fractional Order Chaotic System and Its Application to Image Encryption

Many studies on fractional order chaotic systems and secure communications have been carried out, however, switching fractional order chaotic system and its application to image encryption have not been explored yet. In this paper, a new switching fractional order chaotic system is proposed, containing fractional order Chen system and the other two fractional order chaotic systems. Chaotic attractors and dynamical analysis including Lyapunov exponent, bifurcation diagram, fractal dimension, dissipation, stability and symmetry are shown firstly. After that, some circuit simulations through Multisim are presented. By controlling switch k₁ and k₂, switching among the three fractional order chaotic subsystems can be realized. Finally, we apply the switching fractional order chaotic system to image encryption using exclusive or (XOR) encryption algorithm. The encryption scheme could increase randomness and improve speed of encryption.      

车用双向DC-DC变换器的仿真研究

该文分析了一种零电压（ZVS）双向DC-DC变换器。变换器由两个对称半桥组成，功率传输由相移脉宽调制方式控制。它可以不用辅助电路就可以实现开关的零电压通断，而且所用设备少、转换效率高和控制电路简单。此变换器主要用于混合动力汽车燃料电池的辅助启动，因为它需要一个双向DC-DC变换器来实现自身的冷启动和能量的反向回馈。该文详细地介绍和分析了变换器的工作原理和主电路参数设计，给出零电压开关的条件。最后给出了仿真结果。     

不确定参数下离散混沌系统的开闭环控制

在很多实际环境中,系统模型参数经常是不确定的,使离散混沌系统的控制策略可能不再有效。当参数不能直接观测时,开闭环控制方案将由于不精确的系统模型而失效。针对这个问题,提出了参数自适应开闲环控制策略来控制不确定参数的离散混沌系统。对开闲环控制在不确定参数条件下,参数变化满足控制需要的条件进行了讨论。同时,提出了参数自适应开闲环控制,将原有的开闭环控制推广到更大的范围。从Henon系统的仿真中,参数自适应开闲环控制策略显示了良好的抗扰动特性。     

一个改进的基于混沌映射的移动端认证协议

摘要：人们使用移动设备进行电子转账,网上购物等经济活动需要认证协议来保证安全。最近,Zhu提出了一个基于混沌映射的认证协议方案。针对此方案,分析了其存在的缺陷,包括易遭受用户模仿攻击,离线字典攻击,无法提供用户匿名性,以及注册阶段及口令修改阶段存在设计缺陷,提出了一个改进的基于混沌映射（切比雪夫多项式）的移动端认证协议来克服这些缺陷。之后用BAN逻辑证明了安全性,又同其他相关方案进行了性能比较,结果显示提出的协议更加安全实用。     

基于混沌映射的智能卡信道加密方案

以中电华大的CIU51G128智能卡芯片为平台,针对智能卡与服务器端的报文交换安全问题,提出一种基于Logistic混沌加密序列的服务器端与卡端的数据动态加密传输方案,采用标准3DES算法作为加密算法,样卡测试表明,该方案克服传统方法易受明文攻击、报文交换过程复杂、时间长等缺点,实现智能卡与服务器端报文的安全交换。     

矿井主通风机不停风倒机控制的研究与实现

当矿井主通风机倒机时,在倒机的短暂停风时间内,高突矿井出现瓦斯超限现象。针对该问题,提出了三种矿井主通风机不停风倒机控制方案,即矿井主通风机变速调节的倒机控制方案,风门调节风阻的倒机控制方案,在通风机入口处加装对空百叶窗式风门的倒机控制方案,比较了三种方案的优缺点后确定采用在风机入口处加装对空百叶窗式风门实现不停风倒机控制方案最合理;详细介绍了该方案在平煤集团五矿的实现及应用。实际应用表明,该方案运行效果达到了预期目标。