开关电感Buck-Boost变换器的非线性行为控制研究北大核心

以电流模式控制开关电感Buck-Boost变换器为研究对象,通过数值仿真得到了电路系统的分岔图、庞加莱截面图、最大Lyapunov指数、雅可比矩阵特征值,分析了变换器电路系统非线性行为及混沌产生的原因,推导出了电路系统的稳定判据。首次采用参数微扰法对开关电感Buck-Boost变换器的非线性行为进行了控制,并计算了扰动强度和扰动相位。最后进行了相应的Matlab/Simulink仿真和实验电路验证,实验结果与仿真结果一致。研究结果表明,采用参数微扰法可有效抑制电路系统的混沌。     

开关电感Buck-Boost变换器的非线性行为控制研究

以电流模式控制开关电感Buck-Boost变换器为研究对象,通过数值仿真得到了电路系统的分岔图、庞加莱截面图、最大Lyapunov指数、雅可比矩阵特征值,分析了变换器电路系统非线性行为及混沌产生的原因,推导出了电路系统的稳定判据。首次采用参数微扰法对开关电感Buck-Boost变换器的非线性行为进行了控制,并计算了扰动强度和扰动相位。最后进行了相应的Matlab/Simulink仿真和实验电路验证,实验结果与仿真结果一致。研究结果表明,采用参数微扰法可有效抑制电路系统的混沌。     

电流模式控制Buck-Boost变换器非线性行为研究

首先建立了电流反馈型Buck-Boost变换器在连续导电模式和不连续导电模式下的离散迭代数学模型,根据稳定性判据得出系统的稳定工作区域。在反馈系数K、输入电压Vin、电感L等为分岔参数作用下,利用数值方法对Buck-Boost变换器中的非线性行为进行了详细的仿真研究。仿真研究和理论分析的结果吻合得很好,研究结果表明:Buck-Boost变换器在这两种工作模式下都是强非线性的,运行时会呈现出分岔、混沌等非线性现象。     

电流型单端初级电感变换器中分岔行为与稳定性

导出了连续运行模式下电流型单端初级电感变换器(SEPIC)的频闪映射方程.采用数值方法研究了系统中的分岔和混沌现象,并对不稳定区域中的非线性行为(如倍周期分岔、边界碰撞分岔和吸引子共存)进行了分析.数值结果表明,较之低维DC-DC变换器,SEPIC变换器作为一类高维的DC-DC变换器,电路参数的变化使得系统出现了更为复杂、多样化的非线性现象.根据系统Jacobian矩阵特征乘子的变化趋势,确定了系统首次失稳时分岔点的位置和类型,讨论了电路参数的变化对系统稳定性的影响.     

Buck-Boost变换器非线性行为分析与混沌控制研究

根据电流模式控制下的Buck-Boost变换器的工作原理,在其工作于电感电流连续模式下,利用MATLAB/Simulink仿真软件搭建了状态方程模型,并通过调整参考电流大小仿真运行得出变换器在不同参数设置下由稳定状态进入倍周期分岔并最终导致混沌的非线性行为现象.为了消除所产生的混沌状态,提出采用传统PID控制及立方差反馈控制策略两种方式,仿真结果表明前者可将电感电流与输出电压控制在常数值上,后者可将其控制在不同周期态上,变换器的混沌现象都能得到有效抑制.     

基于参数扰动的混沌控制方案在Buck-Boost变换器中的应用研究

分布式直流微电网中,直流母线与大电网的接口变换器通常选择具有升、降压功能的DC-DC变换器,如Buck-Boost变换器,来提升或降低光伏阵列或其他储能单元的输出电压,使之与直流母线电压匹配。Buck-Boost变换器作为一个强非线性系统,在输入电压、参考电流等电路参数变化时容易产生分叉、混沌等非预期情况,使变换器性能变差甚至不能正常运行。基于峰值电流控制型Buck-Boost变换器的频闪映射模型,分析了变换器的非线性动力学现象。基于参数扰动的混沌控制原理,设计了一种适用于峰值电流控制型BuckBoost变换器的混沌控制方法 ,该方法可使进入混沌状态的变换器重新回到周期态,并使变换器的稳态性能、输出纹波等得到显著改善。     

高阶开关功率变换器中的间歇现象

以四阶电流模式控制单端初级电感变换器(single ended primary inductor converter,SEPIC)为例,研究高阶开关功率变换器中的间歇混沌和间歇分谐波现象。从电路耦合滤波的角度考虑,建立具有耦合干扰信号的SEPIC变换器模型,通过数值仿真和电路仿真观察到了间歇现象,分析不同电路参数对干扰信号强度阈值的影响。并将时间分岔映射为参数分岔,继而以此为基础运用特征值分析方法对变换器的稳定性进行了分析。参数分岔图、特征值轨迹与时间分岔图完全一致,均表明干扰信号的强度和频率决定着间歇现象的类型和间歇周期的大小。     

电流模式Buck-Boost变换器的混沌控制

针对电流模式Buck-Boost变换器存在的分岔与混沌现象,提出一种改进型指数延迟反馈控制法,建立了被控系统的离散迭代映射模型,对变换器在该控制策略下的控制特性进行了分析,得到了使系统稳定运行时调整系数的取值范围。最后通过仿真和实验对上述理论分析进行了验证。结果表明,改进型指数延迟反馈法能有效抑制电流模式Buck-Boost变换器运行中出现的分岔与混沌现象,从而可确保变换器实现稳定运行,具有较好的应用价值。     

平均电流型Boost PFC非线性现象分析

针对PFC电路中的非线性现象,本文以输出电容和负载电阻为分岔参数,UC3854为控制芯片,在saber软件中对平均电流型Boost PFC电路进行了仿真,仿真结果表明在分岔参数变动的情况下,电路可能会出现慢时标分岔、混沌等非线性现象.最后,利用输出电压和电感电流之间的相图对该现象进行了分析.本文的研究对PFC电路的稳态...     

Buck-Boost换流器中分岔现象的机理及预测

电流控制模式的Buck-Boost换流器电路在一定的参数范围内会出现分岔和混沌，研究这些非线性现象的机理及参数范围在理论和电力电子的应用上都非常重要。采用最近提出的基于轨线的非线性动力学方法，在一维观察空间中定义换流器轨迹结构稳定性的稳定裕度，解释了发生分岔及混沌的机理，并用灵敏度分析技术快速估计各分岔点。     

Buck-Boost换流器中分岔现象的机理及预测

电流控制模式的Buck—Boost换流器电路在一定的参数范围内会出现分岔和混沌，研究这些非线性现象的机理及参数范围在理论和电力电子的应用上都非常重要。采用最近提出的基于轨线的非线性动力学方法，在一维观察空间中定义换流器轨迹结构稳定性的稳定裕度，解释了发生分岔及混沌的机理，并用灵敏度分析技术快速估计各分岔点。     

基于不稳定周期轨道的参数扰动法在Boost变换器混沌控制中的应用

电力电子变换器是典型的非线性系统,分岔与混沌等非线性动力学现象的存在限制了变换器的工作范围,并对变换器性能产生了不良影响。因此,在对Boost变换器进行非线性动力学分析的基础上,通过采用一种基于不稳定周期轨道的参数扰动法,对处于混沌态的变换器进行控制,使重新工作于周期-1态。MATLAB数值仿真结果证明控制方案的有效性,在不改变主电路参数的前提下,可以扩大DC-DC变换器的稳定工作空间,提高变换器的增益,降低输出电压和输入电流的纹波,使变换器的性能得以提升。     

电流控制反激式变换器动力学特性研究

利用变压器原副边电流安匝和作为状态变量之一,建立了具有两条安匝和边界的电流控制反激式变换器的离散时间模型,并采用Jacobi矩阵求特征值导出了最大Lyapunov指数。进一步地,利用分岔图和最大Lyapunov指数谱,进行了反激式变换器的分岔分析和工作状态域估计。PSIM电路仿真结果验证了理论分析的正确性,表明了电流控制反激式变换器在参数变化时,存在倍周期分岔、边界碰撞分岔、混沌、周期窗等复杂非线性现象,有着周期态、CCM鲁棒混沌态和DCM弱混沌态三种不同的工作状态。     

高频Boost变换器稳定运行的参数域分析

高频条件下的Boost变换器具有功率密度大、转换效率高和适于大规模集成等特点而备受关注,但因其强非线性特性,在工作中更容易因参数选择不当或外部受到大干扰使得系统产生分岔和混沌现象。通过建立高频Boost变换器的频闪映射模型,利用Jacobian矩阵特征值变化判断系统的稳定参数域,分析了该变换器各参数在不同条件下产生分岔的情况,通过电路仿真及实验验证了高频Boost变换器中出现的分岔及混沌现象与理论分析结果一致。本结论能够为Boost变换器在高频条件下维持稳定运行提供参考,也为系统的进一步优化设计和控制提供理论依据。     

滞环电流模式控制uk变换器的非线性现象研究

根据滑模变结构系统的原理,对滞环电流模式控制?uk 变换器的运行状态进行了研究。推导出在切换面上的等效控制,并导出了切换面上滑模运动的状态方程,以此状态方程为基础,可由特征值法来判断平衡点的稳定性。由特征值的数值计算结果证明,当参考电流增加时平衡点的失稳过程是超临界霍普分叉过程,各电路参数对参考电流的分叉点有重要影响。此外,数值仿真和电路实验均表明,滞环电流模式控制 ?uk 变换器的动态行为十分复杂,除周期态和极限环外,还可能产生准周期和混沌状态。这研究方法还可以推广到其它滑模控制非线性系统的研究中去。     

负载对DCVM Cuk PFC变换器稳定性的影响

以不连续电容电压模式Cuk功率因数校正变换器为例,描述了当系统负载增大时存在的慢尺度分岔现象。分析了这些现象的特点和产生原因,根据功率平衡推导了系统的谐波平衡解,并据此进行了仿真。结果表明,随着负载电阻的增大,系统会进入倍周期分岔继而进入混沌状态,电路轻载易分岔。这类慢尺度分叉现象及相关分析得到了实验验证。     

应用于超级电容储能系统的双向DC/DC变换器混沌控制方法研究

超级电容储能系统(SCESS)主要通过对双向DC/DC变换器进行控制来快速平抑直流母线电压的波动。为了抑制控制过程中所产生的一些分岔和混沌现象,提出了一种应用于SCESS的混沌控制方法。分析了该方法的控制原理,并根据非线性动力学理论建立了双向DC/DC变换器的离散迭代模型;然后设计了一种能够自动调节补偿斜率的混沌控制信号;最后对该信号作用下的异步切换函数和同步切换映射式进行了数值求解,从而绘出系统分叉图。通过仿真和试验证明,该方法能够有效抑制SCESS的分岔和混沌现象,提高了系统的稳定工作范围和动态响应速度。     

移相控制全桥零电压开关变换器中的非线性现象研究

本文详细分析了移相控制全桥零电压开关变换器的电路结构及运行模式,并指出移相控制全桥零电压开关变换器与Buck变换器的拓扑等价性。既然传统的电压模式控制Buck变换器中存在分叉与混沌等非线性现象,那么移相控制全桥零电压开关变换器中也必然存在相应的各种非线性现象。仿真结果证实了这一推断。