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.     

准谐振软开关变换器精确建模及分叉现象分析

软开关电力电子线路存在的高阶、多模态、工作频率负载依赖等特性限制了适用于硬开关电路的基于固定周期的离散时间映射建模方法在软开关电路中的应用。该文试图提出一种基于变周期的离散时间映射模式，将固定周期的离散时间映射建模方法拓展应用到软开关电路系统，并基于该建模方法对电流型准谐振软开关变换器中出现的频率跃变分叉现象进行了分析，得出了系统负载电阻变化所引起的多零相位解是导致该分又现象产生的主要原因的结论，其分析结果与模型仿真结果达到了较好的一致。     

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。     

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。     

Buck变换器中的快标分叉控制研究

在电力电子线路中,Buck变换器是一种基本的变换器,在工作过程中,由于电路中的有些参数发生变化,使得电路很容易产生时间域上的快标不稳定现象,斜坡补偿是一种简单而有效的方法,可以很好地削弱这种不稳定现象。在实际的电路应用中,斜坡补偿主要依赖于经验设计,缺乏必要的设计准则。本文将从非线性系统的分叉控制理论出发,对峰值电流模式控制Buck变换器中的斜坡补偿进行详细地分析和研究,给出了斜坡信号补偿幅度理论要求。分析计算结果和大量的精确仿真试验结果是一致的。该方法同样适用于其他变换器的稳定性分析。     

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.     

自治分段线性振荡系统的离散映射数值建模与稳定性分析

为研究自治分段线性振荡系统中出现的分叉及混沌动力学行为，系统建模及稳定性分析是一种必不可少的分析手段. 本文通过构造周期内离散映射解析模型，并结合边界条件的动态数值求解，提出了一种动态离散映射数值建模方法，进而推导了用以判定系统周期闭轨稳定性的Jacobian 矩阵求解模型. 最后，本文以电力电子系统中一种常用的5 维软开关逆变自治振荡电路作为实例，通过模型仿真观察到频率的分叉现象，并根据Jacobian 矩阵的特征乘数对系统的稳定性进行了研究. 基于该模型的仿真分析结果与实验系统中所观察到的现象一致，从而验证了该方法的有效性.     

一种PWM结合PFM的ZVS准谐振变换器

准谐振变换器可以实现功率器件的零电压或零电流开关,但要得到稳定输出电压需采用脉冲频率调制(PFM),这给功率电路参数设计和系统稳定性带来困难,本文研究一种PFM结合PWM的控制模式来调节准谐振变换器输出电压,并实现其开关管的软开关,该控制方案与电压调节器协调工作,调节功率管驱动信号的脉宽和频率,保证了软开关条件和降低导通损耗,实现高频高效的功率变换。建立了100W升压准谐振变换器样机,实验结果验证了该控制方案的可行性。     

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。     

基于混沌振子的微弱信号检测

分析了Duffing振子的混沌运动,利用振子相变对与参考信号频差较小的周期小信号具有敏感性和对噪声的免疫力检测微弱周期信号,检测不同频率的信号需要不同频率的参考信号,通过调整系统参数使得振子对不同频率的信号检测具有普遍性.将传感器周期性干扰信号作为对内驱动信号的摄动加入混沌检测中,通过观察混沌振子的状态变量的时间历程图,发现混沌检测系统处于间歇混沌状态,证明了采用Duffing混沌振子检测微弱周期小信号的可行性.     

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.     

Host-Parasitoid系统的分岔与混沌控制

用数值模拟的方法,研究了Host-Parasitoid模型.该模型是一类非线性离散系统,反映了在一定的时间和空间内,寄生虫和寄宿主之间的生存状态.通过调节各种影响下的分岔参数,可以观察到系统具有周期泡,倍周期分叉,间歇混沌和Hopf分岔等复杂非线性动力学现象,揭示了系统通向混沌的途径.利用不同周期遍历下的奇怪吸引子和具有分形边界的吸引盆对系统的非线性特性进行了深入的探讨.最后利用参数开闭环控制法对系统的混沌状态进行了有效的控制.数值仿真和理论分析表明,选择相应的控制参数可将该系统的混沌状态控制到不同的稳定周期运动.     

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.     

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.     

单周期控制技术在激光电源中的应用

单周期控制是一种用于功率变换器的新型非线性控制策略,当输入电压发生扰动或负载快速变化情况时仅在一个周期内就可实现控制目标。将单周期控制技术控制技术应用于ZCS准谐振DC/DC变换器构成的激光电源,并通过软开关技术减小了开关损耗,减轻了电路体积。通过电路建模的方式,使用Pspice软件对电路进行了仿真。并对电源电路进行了实验研究,完成了硬件电路设计和主要电路参数的确定。实验结果证明了原理分析和设计方法的正确性。     

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FTC的BBMC调速控制策略及参数优化

针对以Buck-boost矩阵变换器(BBMC)为功率变换器的异步电机调速系统, 提出一种基于有限时间控制(FTC)的变频调速控制方法.首先根据异步电机的给定转速, 经基于PI-IP控制的矢量控制算法获得BBMC的参考输出电压; 再以BBMC中电容电压与电感电流作为系统控制变量, 经有限时间控制算法得到BBMC中对应功率开关的占空比; 再根据该占空比对BBMC中对应功率开关实施控制, 即可在BBMC输出端获得与其参考输出一致的输出电压, 从而实现异步电机实际转速对其给定转速的准确跟踪, 达到对异步电机转速进行准确控制的目的; 同时采用自适应狼群优化算法对BBMC主电路参数及基于有限时间的控制参数进行优化, 取得了满意的效果.最后通过仿真和实验对上述控制方法进行了验证.     

三相电压型PWM整流器模型预测直接功率控制

通过对三相电压型PWM整流器传统直接功率控制(DPC)引起的开关频率不固定,网侧电流谐波分量高,系统调节时间长等问题的分析,提出一种电压型三相PWM整流器模型预测直接功率控制方法,应用模型预测理论构建目标函数并对目标函数进行求偏导,对下一个采样周期的有功功率和无功功率变化进行预测,将模型预测理论与二阶拉格朗日插值法相结合进行功率修正,实现了有功和无功功率的实际值与预测值的误差最小,并采用空间矢量脉宽调制(SVPWM)产生PWM信号驱动整流器功率开关,实现固定的开关频率;仿真结果表明,本方法具有良好的动态和稳态性能,系统对电感参数的变化不敏感,有效降低了交流测电流总谐波失真(THD),提高了交流侧功率因数。     

复合材料层合板的双Hopf分叉分析

利用高维非线性系统的Hopf分叉定理,研究复合材料层合板的双Hopf分叉.研究了一类受面内激励和横向外激励联合作用下的复合材料层合板在主参数共振—1∶1内共振情况下的双Hopf分叉.首先利用多尺度法得到系统的平均方程,经过简化得到了系统的分叉响应方程.根据对分叉响应方程的分析,得到了系统平衡解的稳定性临界曲线,并给出了系统产生双Hopf分叉的条件.利用数值方法得到系统在参数平面上的分叉集,通过对不同分叉区域的分析,我们发现随着参数的变化复合材料层合板存在不同的周期运动现象.     

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.