Buck-Boost DC-DC变换器中分叉与混沌问题的研究(Ⅰ)——建模与仿真

研究了电流控制型Buck-Boost变换器中的分叉与混沌问题. 首先, 对连续模式下的Buck-Boost变换器建立了离散数学模型, 在此基础上, 在输入电压E、参考电流Iref、电阻R、电感L和电容C等分叉参数作用下, 通过数值方法对Buck-Boost变换器中的分叉与混沌进行了详细的仿真研究. 仿真研究结果表明: Buck-Boost变换器具有丰富的非线性行为———分叉与混沌, 随着各个分叉参数的变化系统会遵循倍周期分叉的规律走向混沌.     

Buck-Boost DC-DC变换器中分叉与混沌问题的研究(Ⅱ)——数值分析与实验

研究了电流控制型Buck Boost变换器中的分叉与混沌问题. 在连续模式下的Buck Boost变换器的离散数学模型基础上, 从不动点及稳定性理论的角度对Buck Boost变换器的第一分叉点进行了严格的数值分析, 得到了三维参数空间曲面图. 此外, 建立了实验硬件电路, 实验结果验证了理论分析.     

一种新型双向DC—DC变换器

针对传统Buck-Boost变换器存在的输出电压有限、稳定性较差、增益较低等问题,设计了一种采用Z源网络连接直流输入电源和负载的新型双向DC-DC变换器,分析了该新型变换器在功率正向传输和功率反向传输时的工作过程。实验结果表明,该新型变换器能够实现功率双向传输,且在2种功率传输模式下都能实现升压、降压功能;与传统Buck-Boost变换器相比,该新型变换器输出电压更稳定,电压增益较高。     

两控制变量PT控制PCCM Buck-Boost变换器

为减小电感惯性模态期间电感电流下降对下一周期脉冲的影响,根据伪连续导电模式(Pseudo Continuous Conduction Mode,PCCM)Buck-Boost变换器的工作特点,提出一种新的脉冲序列(Pulse Train,PT)控制策略。控制策略中包含两个控制变量,使控制器根据不同能量的电压控制脉冲产生不同的电流控制脉冲。详细分析了新型PT控制策略下PCCM Buck-Boost变换器的工作过程,给出了高低能量电压控制脉冲比。仿真与实验结果验证了新型控制策略的可行性及理论分析的正确性。     

交错并联技术在无损电阻中的应用

无损电阻由于开关元件的存在而产生很大的电流脉冲,其等效电阻也是时变的,这严重限制了无损电阻的应用.为了降低由于开关元件的存在而造成的脉冲电流,改善无损电阻的特性,以工作在不连续导通模态下Buck-Boost变换器为具体研究对象,分析了无损电阻的建模原理,并给出了带低通滤波器的Buck-Boost变换器的无损电阻模型,将新近几年在电力电子领域比较活跃的交错并联技术引入到无损电阻,用以改善无损电阻的特性.仿真实验验证了方案的可行性,说明了交错并联技术对无损电阻的集成化和实用化有很大的促进作用.     

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。     

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．     

基于HEV双向DC/DC变换器的研究与设计

本文介绍了一种应用于混合动力电动汽车动力系统的大功率双向DC/DC变换器,首先给出了电机控制系统结构图,然后对双向DC/DC变换器进行分类,在分析最简化双向Buck-Boost DC/DC变换器的拓扑结构与反馈控制的基础上,对控制器设计包括元器件的选择和软件控制算法进行了研究和设计。     

基于Buck-Boost变换器的T-S模糊建模和仿真研究

根据Buck-Booat变换器的工作原理及其非线性特征,在电感电流连续导通模式和断续导通模式下,分别对Buck-Boost 电路构建T-S模糊模型,在断续导通模式下,引入切换函数,统一了两种模式下电路状态方程和T-S模糊模型.仿真结果表明,Buck-Boost变换器经T-S建模后,输出电压平均值和电感电流的平均值的误差均在2%以内,符合实际应用的要求.T-S模糊建模的有效性和可行性得到验证.     

基于分叉控制理论的Boost变换器中的复杂间歇现象分析

由于存在内部或外部耦合电路引起的非正常传导和辐射干扰,使得功率变换器中有可能产生复杂的间歇现象,这是一种以较长的周期按顺序交替历经规则、分谐波和混沌状态的时间分叉现象,在功率变换器中是一种非正常的工作状态,一般需要加以避免.文章针对电流模式控制Boost变换器,对这种现象的产生进行了机理性探索.研究表明当干扰信号的频率接近开关频率、或开关频率的有理数倍时,间歇现象就可能会产生,此外,干扰信号的频率及强度将决定间歇现象的间歇周期和表现形式.间歇现象作为一种时间分叉现象,可以首先将其转换为传统的参数分叉,然后利用分叉控制理论来进行理论上的分析,由此可得到间歇现象产生的临界参数条件,同时,文中提供了相应的仿真结果作为对比验证.     

高性能计算机总线变换器输出阻抗优化设计

针对中间母线架构分布式供电的高性能计算机电源稳定性问题,详细分析了三种不同控制方法总线变换器的输出阻抗特性,给出了负载点变换器输入阻抗低频值和总线变换器输出阻抗峰值的计算公式。建立了由一个总线变换器和两个负载点变换器组成的实验电路,对总线变换器输出阻抗进行了优化设计,并实际测量了输入和输出阻抗,验证了理论分析的正确性。实验和应用结果表明,输出阻抗优化设计可以有效解决高性能计算机电源稳定性问题。     

四开关Buck-Boost变换器软开关设计及实现

针对四开关Buck-Boost变换器工作在Buck和Boost两种工作模式相互切换时，存在变换器工作盲区的问题，首先分析FSBB变换器工作原理，采用软开关技术控制策略，提出FSBB变换器软开关的软件设计思路，采用PWM移相控制方法，进行方案设计、原理分析、控制设计、系统仿真。样机验证结果表明，与传统的Buck-Boost变换器相比，该方案能在全输入电压范围实现MOS管软开通和软关断，系统具有输入输出同极性、开关管电压应力低、工作效率高、效率高达97%的优点，具有较高的应用价值。     

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.     

PWM型DC/DC变换器中混沌控制的仿真研究

该文研究如何利用OGY混沌控制技术来消除DC/DC变换器的混沌状态.首先利用数据采样方法得到系统的离散模型,利用计算机技术由该离散模型进行可以得到系统的分叉图,从分叉图中可以看到DC/DC变换器发生了混沌、分叉等非线性现象,然后从理论上说明了如何利用OGY混沌控制策略把工作在混沌状态的DC/DC变换器控制到周期状态,最后利用计算机对DC/DC变换器进行仿真研究,仿真结果证明了该文中基于OGY方法DC/DC变换器混沌控制策略的有效性.     

分叉理论与Matcont在含FACTS装置的电力系统电压稳定性分析中的应用研究

随着非线性科学理论研究的发展,分叉理论作为研究非线性系统的新方法被引入电压稳定研究中。简要介绍了分叉的基本概念和主要分叉点类型,然后以基于Matlab的分叉分析软件包Matcont为工具,应用分叉理论,对典型的不含FACTS装置和含FACTS装置进行电压稳定的分析。最后重点对Matcont得出的数据进行了详细的分析,研...     

基于滑模控制的电池模拟器仿真与研究

以电流可逆斩波电路为基础,通过滑模控制方法 构建了Buck-Boost变换器,实现了一个拓扑结构电流双向流动的电池模拟器,以此来模拟电池充放电过程。通过控电压的方式进行调节,当电容电压大于电池电压时为电池充电形成Buck电路,当电容电压小于电池电压时电池放电形成Boost电路。通过将滑模控制与传统的PI控制相比较,验证了在负载波动时滑模控制的调节时间优于PI控制,有着更好的鲁棒性、动态性能。在理论分析的基础上,通过仿真软件得到了实验结果。     

SG3525在Buck-Boost直流变换器中的应用

针对基于Buck-Boost直流变换器的非线性、时变、周期性系统,利用状态空间平均法以及欧拉公式建立了该变换器电感电流工作在CCM模式下的小信号模型,得到了相应的交流小信号传递函数。由于传递函数中存在S平面右半平面的零点,系统成为非最小相位系统。利用SG3525组建了闭环控制系统,利用有源超前滞后补偿网络对系统进行了校正,实验结果验证了模型和控制方法的合理性。     

梁摆系统耦合振动分析

分析了梁摆系统的耦合振动,梁和摆均考虑为线性.研究发现该系统含有非线性动力行为,在某些条件下会发生叉形分叉.用结构动力学理论建立了梁摆系统的耦合振动方程,用摄动法求出了系统的近似解,分析了该系统的动力响应及分叉.最后用MATHMATIC软件对分叉点前后动力响应进行分析.     

一类非线性动力系统的分叉分析与仿真

为了研究Langford系统中存在的复杂非线性现象,该文应用Hopf分叉定理和弗罗奎特理论,分析了该系统中的Hopf分叉和环面分叉现象.由于分叉现象的分析通常涉及到十分繁杂的计算,该文通过运用非线性动力系统的分叉分析工具软件,计算了系统的弗罗奎特因子,分析了该系统的动态稳定特性随系统参数及弗罗奎特因子的变化情况.仿真表明该方法用于分析高维非线性动力系统的分叉研究时,具有简单、便捷和精确的特点,能够满足一般非线性动力系统理论分析和仿真计算的要求.     

PFC Boost变换器中的斜坡补偿设计原理

在Power-Factor-Correction(PFC)Boost变换器中,由于输入电压以工频50Hz大范围波动,使得电路很容易产生时间域上的快标不稳定现象,通常采取的方法是引入斜坡补偿来削弱不稳定现象,然而斜坡信号的设计缺乏理论依据,过度补偿时有发生,带来的后果是输入功率因数的大幅度下降。针对这种情况,可以从非线性系统的分叉控制理论出发,构造变换器的离散迭代方程,从而得到电路的稳定性判断依据,以此获得斜坡信号的恰当设计。研究表明,变换器中的3个主要电路参数(开关周期,输出参考电压和电感)决定了斜坡信号的设计。分析计算的结果与大量仿真实验的结论是一致的,恰当的斜坡补偿在削弱(控制)快标分叉的同时,也维持了较高的输入功率因数。