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.     

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.     

一类三维混沌系统的分叉及稳定性分析

提出了一种具有三维自治常微分方程组形式的新的类Chen系统,讨论了系统的基本动力行为以及吸引子的存在性,运用非线性系统理论和Routh-Hurwitz定理分别对系统平衡点的稳定性作了研究,得到了相关的定理.同时将系统在奇点处线性化,使得系统系数矩阵恰有一对共轭纯虚根和一个负实根,并在该平衡点处产生一个Hopf分支,然后利用Lyapunov方法和高维Hopf分支理论研究了系统的局部分叉特性,并通过二维中心流形定理详细对Hopf分叉和稳定性进行了分析和研究,获得了一些亚临界和超临界条件.最后通过数值示例进行仿真,对文中论述进行了强有力的验证.     

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。     

由倍周期分叉走向混沌的Logistic Map及其控制器设计

详细讨论了Logistic Map映射由倍周期分叉走 向混沌的过程,并根据离散系统Devaney 混沌定义（以μ=4为例）证明该映射确实发生 了混 沌,最后基于反馈方法提出了一种简单实用的混沌控制方法．无论对于定值控制,还是随动 控制,仿真结果表明本文提出的控制方法都优于文献\[1\]提出的逆系统方法．     

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.     

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.     

基于CLD模块的新型DC-DC升压变换器

为了满足电动汽车充电站及电动机车等应用环境中对高增益DC-DC升压变换器的需求,提出了一种新型的高增益DC-DC升压变换器的拓扑结构。对该新型拓扑结构的工作原理及其性能特性进行了严密的逻辑论证和理论分析,并通过一台额定功率为200W的实验样机对其理论分析结果进行了实验验证。理论分析及实验验证结果表明该新型DC-DC升压拓扑结构具有电压增益高、控制策略简单、开关管电压应力低等特点。能满足上述应用环境对高增益直流升压变换器的需求。     

离线开关变换器中混沌调制技术的比较研究

论文研究了混沌调制技术在实用开关变换器中抑制电磁干扰的效果。所研究的混沌调制技术包括混沌脉冲宽度调制和定占空比混沌载频调制两种模式。从实用化的角度出发,建立了双管正激变换器的元件级电路仿真模型,通过对两种混沌调制模式与周期PWM模式下信号频谱的分析比较说明,混沌调制技术能有效降低谐波峰值,改善了电磁兼容性。此外,文章还分析了混沌调制对输出电压纹波的影响。研究表明在开关变换器中应用混沌调制技术具有实际应用前景。     

软开关Boost变换器的精确数学建模与混沌仿真

该文详细分析了电压反馈型零电流开关Boost变换器的工作过程，建立了变换器工作在不连续运行模式(DCM)下的精确离散映射，对此数学模型进行了稳定性分析，确定了变换器中元件参数与其分岔稳定性的关系，在此基础上准确计算出了系统稳定运行的典型参数范围，利用Natlab6．5软件中的电力系统仿真模块(SimPowerSystems)对电路进行仿真分析，针对ZCS Boost变换器的特点建立仿真模型，并在Matlab／Simulink软件包环境下对该模型进行模拟仿真，得到了满意的结果，与理论分析取得一致。     

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.     

受电压激励的复合材料悬臂板的分叉分析

以飞行器机翼作为工程背景,将机翼简化为悬臂板模型,研究了受横向电压激励、基础激励、面内激励联合作用下复合材料层合悬臂板的非线性动力学问题.首先建立其动力学模型,考虑冯-卡门大变形理论,利用Hamilton原理建立复合材料层合悬臂板的非线性动力学方程;选择符合边界条件的模态函数,利用Galerkin方法对系统进行四阶离散,得到四自由度非线性常微分方程;代入系统实际物理参数,应用MATLAB软件数值模拟得到系统振动幅值随电压激励变化的分叉图,由图可知,电压激励使系统从混沌运动变为倍周期运动,降低了系统振幅,保持系统的稳定.     

降压式DC-DC变换器混沌控制的仿真研究

对PWM型降压式DC—DC变换器的混沌控制机理进行研究，建立了DC—DC变换器的混沌控制法的MATLAB仿真模型，仿真模型是在采样数据法仿真模型的基础上增加了离散时间反馈控制环节，利用离散时间反馈控制法中的参考信号补偿控制，达到控制混沌的目的，通过控制前后的仿真结果比较可以看出，在增加了混沌控制环节之后，获得了满意的控制效果，实现了对不稳定周期-1轨道的稳定，降低了输出电压的纹波幅值，提高了输入电压的工作范围，控制了变换器中的混沌。     

电压模式Buck变换器混沌建模与控制研究

DC-DC变换器混沌现象与控制是复杂的非线性问题,而大部分该问题的仿真模型也是抽象的数学模块仿真模型.为了方便直观地研究,利用Matlab中simulink电路仿真模块建立了电压模式Buck变换器电路仿真模型.推导获得了变换器非线性系统的精确离散模型,并在经典OGY方法的机理上,给出了应用上述方法控制变换器混沌状态的控制序列.结合所建电路仿真模型仿真分析Buck变换器由周期分岔直至混沌与OGY控制混沌回到稳定的一周期轨道的过程.仿真结果表明,所建仿真模型准确而直观地验证了离散模型的正确性及OGY方法的有效性.     

压电复合材料梁的全局分叉、混沌动力学分析

研究了简支压电复合材料层合梁在轴向、横向载荷共同作用下的非线性动力学、分叉和混沌动力学响应.基于yon Karman理论和Reddy高阶剪切变形理论,推导出了压电复合层合梁的动力学方程.利用Galerkin法离散偏微分方程,得到二个自由度非线性控制方程,并且利用多尺度法得到了平均方程.基于平均方程,研究了压电层合梁系统...     

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.     

保密通信中混沌遮掩法的实验方案研究

提出由一阶时延微分方程这的无限维浊系统，在结构上易于实现。本文将有信号直接输入该系统以实现保密通信，理论推导和实验结果均表明在经历很短的过渡时间后，接收端和发射端能很快同步。本文的模型在很大参数范围内都能产生混沌，因此具有良好的保密性。     

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。     

一类双悬臂含间隙振动系统的混沌控制策略研究

由于一类双悬臂含间隙振动系统具有典型非光滑特性和有明显的非线性,这直接导致了系统发生分叉与混沌现象的可能性.为此针对该系统的混沌现象,利用基于能量的开环控制策略,构造有界控制器对混沌行为进行控制,混沌运动可被引导到稳定的目标周期轨道,并对控制的收敛速度进行分析,数值模拟结果表明了该控制策略的有效性与可行性,可为碰振系统的优化设计,振动控制和安全运行提供了理论参考.