断续电流型开关电感Buck-Boost变换器的分岔现象

为了分析开关电感结构的Buck-Boost变换器电路参数对系统性能的影响,基于断续电流模式下系统的离散迭代映射模型,利用开关变换器的动力学分析方法,采用分岔图和庞加莱截面研究了系统的稳定问题,并根据不动点邻域内Jacobian矩阵特征值的变化情况确定了系统首次失稳时分岔点的位置.应用PSIM仿真,通过时域图和相轨图观察了变换器在不同参数变化下丰富的动力学演化过程,验证了理论分析的正确性.结果表明:当开关电感Buck-Boost变换器工作于DCM模式下时,其工作状态主要受电流边界Ib2的影响,电流边界Ib1对系统稳定性的影响相对较小,随着电路参数的变化,系统经边界碰撞分岔最终进入DCM阵发混沌状态.     

Logistic电路在参数周期切换下的动力学行为分析

根据周期切换律建立了logistic参数切换模型。指出了离散切换系统会呈现出具有各个子系统动力特性组合振荡模式,同时整个系统还会产生各种分岔,并通过不同的分岔模式连接各种周期轨道甚至使得整个系统进入混沌振荡模式。分析表明,鞍结分岔和跨临界分岔将使得不动点以及不同类型的周期1振荡之间转迁,而周期1振荡可经级联倍周期分岔通往混沌振荡,同时混沌振荡又可经由鞍结分岔直接演化为周期1振荡。     

一个二维含有理分式离散混沌映射的分析与控制

借助非线性特征研究工具构造了二维含有理分式离散映射,然后运用最大Lyapunov指数谱和分岔图研究该二维有理分式离散映射的动力学行为,最后利用改进形式的小波函数构造压缩映射,对二维有理分式混沌映射进行了有效的混沌控制.通过理论分析和数值模拟,验证了该混沌控制方法的实用性和有效性.     

具有斜坡补偿的Buck-Boost变换器的碰撞分岔现象及混沌

为了深入研究具有斜坡补偿的Buck-Boost变换器的碰撞分岔现象及混沌,导出了电流模式控制Buck-Boost变换器运行轨道转移时的两个边界方程,从而建立了具有两个边界的三段光滑非线性离散迭代二维映射方程,并通过数值仿真得到了输入电压、斜坡补偿电流的斜率和负载电阻R变化时的动力学行为分布图.     

一类带有庇护区的单种群生物模型的动力学分析

研究了一类带有庇护区的单种群生物模型,并分析了模型的动力学行为。数值模拟结果表明,在这一新的单种群生物模型中不仅存在倍周期分岔、Hopf分岔和混沌等非线性动力学经常遇到的动力学行为,而且系统还可以从周期-1运动状态直接进入周期-4运动状态等非常规分岔。同时,还研究了在ε很小时系统的动力学行为,研究结果表明此时系统关于y的分岔图只是反映了x在整个迭代过程中的均值。此外,本文还研究了模型在某些参数下多吸引子共存的现象。     

含无畸变传输线电磁系统中的非线性现象分析

建立了终端接二极管的含无畸变传输线无穷维电磁系统模型,利用特征法并结合系统边界条件得到了系统左端点处电压的Poincaré映射关系.应用非线性动力学理论分析了左端点处电压映射的定点稳定性及其动力学过程.结合数值仿真结果,详细分析了随参数变化系统发生的分岔与混沌现象,并对直流偏置电源对系统动力学行为的影响进行了研究.研究结果表明,在一定参数条件下,该电磁系统存在分岔、混沌、间歇性混沌等复杂的非线性动力学行为,直流偏置电源的存在加速了由倍周期分岔通向混沌的过程.     

一维迭代映射中的仨周期分岔现象及分析

基于扩展的一维迭代映射,以特例作为研究对象,运用混沌动力学的理论揭示它的混沌特性,如超稳定点亦为分岔点、不存在Feigenbaum常数等,并分析其阵发混沌机理,进而发现一分为三的仨周期分岔．     

具有脉冲出生及垂直传染的SIS传染病模型的分岔分析

研究了一类具有脉冲出生及垂直传染的SIS传染病模型的动力学行为,利用离散映射、中心流形定理和分岔定理,得到了超临界分岔和flip分岔发生的条件.数值模拟结果表明,地方病周期解通过超临界分岔从无病周期解中分岔出来,2-周期解通过flip分岔从周期解中分岔出来,验证了理论分析.     

具有饱和接触率的SIRS传染病模型的周期解

基于离散映射和分岔理论,研究了具有脉冲生育、脉冲接种和饱和接触率的SIRS传染病模型的动力学性质,通过分析模型平凡解和无病周期解的存在性和稳定性以及超临界分岔发生的条件,得到决定疾病流行与否的阈值,给出验证理论分析的数值结果.     

气流激振力作用下转子的非线性特性研究

建立汽轮机低压转子系统的动力学模型,利用数值积分法和Poincare映射法对其进行非线性特性研究,得出转子系统的分岔图、Poincare映射图和最大Lyapunov指数图.分析随转速变化和径向密封间隙对转子动力学行为的影响.结果表明：在转速变化时,系统经过周期运动后进入混沌状态,最后又回到一周期状态.在径向密封间隙变化时,转子经概周期运动后进入混沌状态.     

电路参数变化引起的DC-DC变换器混沌现象的仿真研究

以工作在电感电流连续模式下的PWM型降压式DC DC变换器为研究对象,对其在不同电路参数下的工作行为及其输出特性进行了深入研究。以滤波电容作为变化参数,通过分叉图上的一系列倍周期分叉及u i相空间图上的一系列周期轨道,揭示了DC DC变换器由稳态到混沌态的变化规律。从而证明了电路元件参数的变化可导致DC DC变换器出现混沌行为。并在时域和频域上分别对DC DC变换器从稳态到混沌态的输出电压特性进行了分析,总结了变换器的输出谐波电压从周期1至混沌态在频域上的变化规律,为今后DC DC变换器的优化设计提供了理论依据。     

级联开关变换器中源变换器的稳定性机理研究

在级联开关变换器中,负载变换器前馈电流纹波可重塑源变换器的输出电压纹波,导致源变换器的稳定性发生变化.以峰值电压纹波(PVR)控制Buck变换器级联峰值电流模式(PCM)控制Boost变换器为例,研究了级联开关变换器中源变换器的稳定性机理.首先,展示了负载变换器前馈电流纹波对源变换器稳定性的影响,分析了源变换器随所选电...     

滑模控制器控制降压型直流-直流转换器

针对脉冲宽度调制器控制降压型直流-直流（DC-DC）变换器采用常规的比例积分微分（PID）控制方法存在抖动和延迟等问题,提出一种基于滑模修正PID控制策略的DC-DC变换器实现方法.在分析滑模控制理论的基础上,利用线性矩阵等式方法来建立DC-DC转换器的状态空间数学模型,设计滑模PID控制器,构造全局滑模面调整PID控制器输出参数,并用李雅普诺夫函数验证了滑模PID控制器的可靠性.在电感电流连续工作模式下,用不确定性负载的线性平均模型进行了仿真.结果显示：证明所提出的滑模PID控制器不但提高系统对不确定负载的适应性,而且增强了系统在大信号扰动时的鲁棒性,使转换器输出电压有优越的鲁棒性及良好控制性能.     

Modeling and Dynamic Analysis of Fractional-Order Buck Converterin Continuous Conduction Mode

电流电感连续模式下分数阶Buck变换器的建模与动力学分析

丁大为,李宗智,王年

（安徽大学 电子信息工程学院,合肥 230601）

创新点说明：

1）本文基于分数阶理论以及实际电容和实际电感在本质上是分数阶的事实,建立电感电流连续模式下Buck变换器的分数阶数学和分数阶状态平均模型,并进行理论分析,给出Buck变换器运行于电感电流连续模式下的参数条件。

2）建立运行于电感电流连续模式下Buck变换器的分数阶数值仿真模型和电路模型,并进行数值和电路仿真分析,以验证分数阶建模与理论分析的正确性,研究发现分数阶数对变换器各个参数（如电感电流,输出电压,纹波等）都有较大影响。

3）建立电流控制型Buck变换器模型,并对其动力学行为进行分析,研究发现分数阶数会影响变换器的分岔点,对其动力学行为有较大影响。

综上所述,由于实际电感和实际电容在本质上是分数阶的事实,若仍然采用整数阶模型描述电感电流连续模式下的Buck 变换器将会得出错误的结论。因此,应建立能真实反映电感电流连续模式下Buck变换器动力学行为的分数阶模型。

关键词：Buck变换器,分数阶,电流电感连续模式（CCM）,建模,动力学分析,分岔点

     

Z源直流变换器电感电流断续工作模式分析

Z源变换器具有新型的拓扑结构,在输入直流电源和输出变换器之间采用独特的Z源网络进行连接,以获得更好的升/降压效果.在电感电流断续条件下,对Z源直流变换器的工作状态进行了详细分析,利用稳态条件下电感平均电流为零的条件推导出Z源直流变换器的升压比,进一步分析出临界电感的计算公式,并通过仿真验证了理论分析的正确性.     

滑模控制器控制降压型直流\|直流转换器

针对脉冲宽度调制器控制降压型直流\|直流（DC\|DC）变换器采用常规的比例积分微分（PID）控制方法存在抖动和延迟等问题,提出一种基于滑模修正PID控制策略的DC\|DC变换器实现方法.在分析滑模控制理论的基础上,利用线性矩阵等式方法来建立DC\|DC转换器的状态空间数学模型,设计滑模PID控制器,构造全局滑模面调整PID控制器输出参数,并用李雅普诺夫函数验证了滑模PID控制器的可靠性.在电感电流连续工作模式下,用不确定性负载的线性平均模型进行了仿真.结果显示:证明所提出的滑模PID控制器不但提高系统对不确定负载的适应性,而且增强了系统在大信号扰动时的鲁棒性,使转换器输出电压有优越的鲁棒性及良好控制性能.     

Buck变换器的非线性现象及并联同步均流研究

通过建立Buck变换器的混沌动力学离散模型,研究其丰富的非线性现象。并提出利用混沌同步特性,可以控制多个并联模块的输出特性保持一致,达到输出电流分配均匀。本文设计出一种新的便于电路实现的滑模控制方式,使并联变换器的输出电流达到同步来实现均流,便于从策略推向实用,在工程上易于实现．     

A new complete model of switch-mode plasma cutting power supply

A complete model of switch-mode plasma cutting power supply and its simulation are developed. The full bridge isolated pulse width modulation (PWM) buck converter in continuous conduction mode (CCM) for high watt plasma power supply is approached. Reduced ripple current and improved power factor are achieved in the plasma power supply. With a PID control strategy, circuit responses become more stable and faster with low overshoot during load and current changing. The converter achieved high efficiency under 3 to 15kW load conditions.     

非连续电流模式移相并联降压变换器的特性

为提高电力电子系统的稳定性及效率,研究了移相并联降压变换器在不连续电感电流模式下的特性,推导出了广义、明确的表达式,给出了完整的平均模式的表达式。通过仿真结果,验证了通用变换器分析结果的正确性。     

峰值电流控制同步开关变换器的分岔控制研究

峰值电流控制同步开关变换器因其优良的性能在工业界获得了广泛的应用。该文建立了峰值电流控制同步开关Boost变换器的离散迭代映射模型,导出了系统首次分岔点和受控电压源强度之间的关系。研究结果表明,受控电压源强度的增加可以影响系统的分岔与混沌状态,实现系统周期轨道的移动。最后通过电路仿真和实验研究验证了通过改变受控电压源的强度可以改变同步开关Boost变换器的稳定性。