DC-DC变换器非线性混沌现象研究

DC-DC变换器混沌现象是一个必须加以重视的问题，它的研究一方面将深刻认识DC-DC变换器的本质，解释一些以往无法分析的现象，如不规则的电磁噪声、无法用常规方法控制的运动状态；另一方面将有可能利用混沌理论提出新的控制策略和控制方法，实现现有DC-DC变换器无法达到的性能。为此，本文从确定性运动、随机运动角度分析DC-DC变换器混沌现象研究的必然性，明确DC-DC变换器混沌现象的研究目的，综合分析DC-DC变换器混沌现象的基本类型，归纳出DC-DC变换器混沌现象的研究方法，对DC-DC变换器混沌研究的发展和未来应用进行展望。     

DC-DC变换器混沌PWM原理及频谱特性分析

常规脉宽调制(PWM)的输出波形在载波频率及倍频周围含有较高谐波成分，本文基于混沌理论提出了一种新型PWM原理——混沌PWM(CPWM— Chaos-based PWM)，其三角载波信号的频率按Logistic映射函数规律变化，从而改变其谐波的频谱分布，使谐波连续均匀分布在较宽的频带范围内，抑制了由谐波引起的电磁噪声。将CPWM应用于DC-DC变换器，结果表明其电流、电压谐波幅值大大减少。     

移相控制双Boost型DC-DC变换器

本文提出一种移相控制双Boost型DC-DC变换器,该变换器具有以下特点:控制简单可靠,有现成的移相控制芯片可用;有源和无源器件都能实现软开关,不增加开关的电流电压应力;由于它的输入电感电流和输出电压纹波频率都为开关频率的两倍,达到了倍频的效果。所以,与传统的Boost型DC-DC变换器相比,在输入输出条件相同的情况下,输入电感和输出电容都可以减小。本文详细分析了这种变换器的工作原理,在理论分析的基础上进行了仿真研究,仿真结果证明了理论分析的正确性。     

基于DSP控制的ZVZCS型DC-DC变换器设计

本文设计了一款全桥ZVZCS型DC—DC变换器,给出了变换主电路的关键元器件的选型。该变换器以TMS320F2812为核心控制芯片,实现了电压电流双闭环调节控制,且具有输出过流、过压、以及功率管过热保护功能。仿真结果验证了ZVZCS的软开关工作模式。     

DC-DC变换器控制方法研究现状

全面介绍了现代控制理论及智能控制方法在ＤＣ－ＤＣ变换器中的应用,简要分析了各种控制方案的优缺点,并展望了ＤＣ－ＤＣ变换器控制的发展趋势。     

峰值电流控制DC-DC Boost变换器优化斜坡补偿

非线性现象在DC-DC开关变换器中普遍存在,具体表现为次谐波振荡和混沌等不稳定现象。针对此,研究了峰值电流控制下的DC-DC Boost变换器,通过采取固定斜坡补偿可消除其电路中的非线性现象,但降低了参考电流和输入功率。为解决上述问题,提出了一种优化的斜坡补偿方案来解决固定斜坡补偿带来的参考电流和输入功率降低的问题,同时推导出其参考电流和电感电流平均值的表达式,通过仿真和实验验证了理论分析的正确性及所提优化补偿策略的有效性。     

Boost变换器自激混沌抑制EMI的实验研究

提出了基于闭环电流模式Boost变换器的封闭三维离散时间映射,应用该映射得到了电感电流关于输入电压的分叉图和输出电压的负载特性。通过对分叉图的研究,可以选择合适的参数使闭环电流模式Boost变换器工作在混沌状态,即自激混沌。实验结果表明,闭环电流模式Boost变换器自激混沌抑制EMI的效果良好,在实际负载范围内都能自激混沌,且对输出电压的纹波影响较小。     

混沌映射抑制DC-DC变换器EMI水平的实验研究

探讨了混沌频率调制技术在开关变换器中抑制电磁干扰的实际效果。详细地分析了被调制信号的频谱与混沌系统产生的调制信号的不变密度函数之间的关系。设计了一个简单的、具有均匀分布密度的tent映射混沌电路，并以此电路产生的离散时间混沌信号作为频率调制信号，加入到工作在闭环连续导电模式的Buck变换器中，从而在开关变换器中实现了混沌频率调制，使开关频率随混沌信号随机变化。实验结果证明该技术不但具有有效降低开关谐波峰值和对输出电压影响不大的优点，而且实现电路简单，是解决开关变换器电磁兼容性问题的一种新的有效途径和具有应用前景的技术。     

电压反馈型Boost变换器的混沌现象研究

建立了电压反馈型BOOST变换器不连续运行模式下的混沌模型，分析了BOOST变换器的稳定运动条件，研究了BOOST变换器在电压反馈系统变化情况下的混沌现象。     

Boost变换器的混沌现象与同步仿真研究

分析了单个Boost变换器的基本工作原理,并对其混沌行为进行了仿真研究.通过电流功率谱,说明了工作在混沌状态下的Boost变换器电磁干扰水平较低的原因.同时由于多个工作在混沌状态下变换器并联运行时需要进行同步均流,故进一步研究了两个独立Boost变换器的混沌同步技术.并提出了在系统参数相同、初值不同条件下两个独立Boost变换器的全状态混沌同步技术.通过仿真模型建立、程序设计,结果分析,模型修改进而提出了状态跟随同步的思想.同时进一步对状态跟随同步技术进行了仿真研究,较好地实现了两个变换器的混沌同步.为下一步研究并联条件下,变换器的同步均流问题奠定了同步理论与仿真基础.     

三电感单管高增益Boost变换器

燃料电池、光伏电池、蓄电池等可再生能源电池模块的电压较低,变化范围较宽,且工作效率和寿命与其输出电流纹波大小有关,因此需要接口变换器具有极强的升压能力且输入电流连续,才能满足前级的电流纹波和后级负载设备的供电电压等性能要求。针对现有非隔离型高增益变换器普遍存在的升压能力不足的问题,提出了一种结合了二次型、开关电感和电荷泵升压技术的三电感单管高增益Boost变换器,并通过一台200W/50kHz的原理样机进行了实验验证。实验结果表明,所提变换器的电压增益为2/(1-D)2,远高于现有方案,且具有输入电流连续,输入、输出端共地,器件数量少,控制简单等优点。     

新型单开关高增益Boost变换器研究

提出了一种基于电压举升技术(voltage-lift-technique)的新型单开关高增益Boost变换器,不但拓宽了Boost变换器输入电压范围,而且降低了开关管的电压应力,适用于输入电压变化范围较宽的应用场合.与二次型Boost变换器相比,该新型Boost变换器的开关管电压应力低,便于选取导通电阻较小的功率开关管,从而减小开关管的导通损耗,提高变换器的效率.本文分析了该新型高增益Boost变换器的工作原理,研究了电路参数对其稳态工作特性的影响.最后通过仿真及实验验证了理论分析的正确性.     

基于有源辅助网络的新型零电流全桥DC-DC变换器

提出了一种新型的零电流全桥DC-DC变换器.该变换器不仅能在全负载范围内实现所有开关管的零电流开关,还实现了输出整流管的软换流.分析了该变换器的软开关实现原理,并采用DSP芯片TMS320F2812作为控制器,设计了变换器数字控制系统,成功研制了一台1kW,25kHz软开关电源.试验结果验证了这种新型PWM DC-DC变换器相关理论的正确性.     

交错并联开关电感Boost变换器的失稳分析与控制

为提高输出电压增益,减小开关管电压应力,将开关电感结构代替传统电感嵌入到交错并联Boost变换器中。利用频闪映射法得到交错并联开关电感Boost变换器在峰值电流控制下的离散数学模型,并通过分岔图、相轨图、Jacobian矩阵特征值研究其失稳机理,结合参数共振微扰与电荷控制的优点,设计了补偿方案对失稳系统进行混沌控制。研究结果表明,开关电感的嵌入有效拓宽了交错并联Boost变换器的稳定范围,并通过补偿方案使得混沌系统重回周期-1稳态,提高了变换器的工作性能和稳定性。     

基于混沌同步的Buck变换器并联均流控制

针对处于混沌状态的降压(Buck)变换器并联均流效果不佳且均流的稳态和动态特性差的现象。首先建立电压控制型Buck变换器的分段光滑开关模型以及离散模型,并分析系统通往混沌的道路。然后确立初值不同的驱动与响应系统。将所设计的终端滑模控制率施加到响应系统上从而实现并联系统的混沌同步控制。基于混沌的同步特性,可以实现电压控制型Buck变换器的并联均流控制。最后通过MATLAB/Simulink仿真平台搭建施加控制后的并联系统模型进行实验仿真。结果显示,并联系统均流误差接近于0,并当输入电压发生突变时,均流误差未发生改变,表明施加终端滑模控制后,Buck变换器并联均流误差小且具有较好的稳态和动态特性。     

混沌状态下Boost变换器参数误差的影响与控制

探讨了混沌状态下变换器对电路参数误差的敏感性,同时对两个具有细小电路误差的变换器进行了混沌同步控制。通过仿真实验,得出了运行在混沌状态下的Boost变换器对电路参数的细小变化极为敏感。因此,在研究混沌状态下Boost变换器的并联运行时,必须针对此敏感特性进行控制。提出了使用混沌同步的方法来抑制混沌状态下Boost变换器的敏感性影响,并设计了具体的控制策略。通过仿真实验,证明了该控制方法能有效抑制Boost变换器的敏感性影响。最后给出了研究结论。     

基于整数阶PI无源控制的Boost变换器研究

为了解决在负载扰动和系统阻尼变化的条件下,Boost变换器存在电感电流超调量大的问题,采用整数阶PI无源控制策略进一步提高系统的动态稳定性.首先,将整数阶PI控制方法引入到传统的无源控制器,有效地提高了系统的控制性能.其次,采用Cohen-Coon法整定最优整数阶PI控制参数,从而达到降低电流纹波的目的.仿真结果表明,...     

多级脉冲序列控制Boost变换器

针对开关DC-DC变换器的非线性控制问题,提出多级脉冲序列控制方法,并对工作于电感电流断续模式的多级脉冲序列控制Boost变换器进行分析。多级脉冲序列控制策略通过在若干连续开关周期内,产生能量等级不同的控制脉冲信号所组成的脉冲序列,实现对DC-DC变换器功率电路的控制。分析了多级脉冲序列控制的基本原理和工作过程,并对多级脉冲序列控制断续工作模式Boost变换器进行了稳态工作特性分析和稳定性分析。与已有的脉冲序列控制相比,采用多级脉冲序列控制的Boost变换器在具有快速动态响应能力的同时,能够有效减小稳态工作时的输出电压纹波。仿真和实验结果验证了控制策略的可行性以及理论分析的正确性。     

基于能源路由器的隔离双向DC-DC变换器研究

介绍了隔离双向DC-DC变换器的工作原理,分析系统容量与连接电抗之间的关系,给出高频变压器的参数选择设计方案。结合该变换器的控制特点以及蓄电池充放电的要求设计出有效的移相控制策略。在PSCAD中建立仿真模型,分析该变换器作为能源路由器的一部分在各种工况下的运行状态。仿真结果验证了设计方案的正确性和可行性。搭建了一套样机,在样机上得到了较为理想的实验波形。     

基于ARM控制的单端正激双向DC-DC变换器的设计

介绍了一种由单端正激变换电路作主电路、ARM作控制器的双向DC-DC变换器的设计过程。该变换器应用同步整流技术,采用全数字控制,使得整个设计具有电路简洁、转换效率高、控制简单、工作可靠、可实现能量的双向流动等特点。通过样机的测试验证方案的可行性。