利用開關(guān)電源中的混沌現(xiàn)象降低電磁干擾的研究.pdf

1、開關(guān)穩(wěn)壓電源具有體積小、效率高、重量輕、響應(yīng)速度快和工作可靠等優(yōu)點(diǎn)，被廣泛應(yīng)用于航空航天、計算機(jī)、通信、軍事以及能源等領(lǐng)域。然而，開關(guān)穩(wěn)壓電源工作頻率的提高雖可以令電源體積減小、重量減輕，但卻使開關(guān)損耗增大，效率降低，并且使電源的電磁干擾現(xiàn)象突出起來。
　　 電磁干擾，是指由電磁騷動引起的設(shè)備、傳輸通道和系統(tǒng)性能的下降。因?yàn)殚_關(guān)穩(wěn)壓電源中的電子器件工作在開關(guān)狀態(tài)而不是線性狀態(tài)，因此在電子器件開通和關(guān)斷的瞬間，特別是在大功率應(yīng)用場

2、合，電壓的變化率和電流的變化率的值很大，因而產(chǎn)生強(qiáng)烈的電磁干擾。又因?yàn)殚_關(guān)穩(wěn)壓電源工作在高頻狀態(tài)下(一般在20KHz-1MHz)，當(dāng)開關(guān)穩(wěn)壓電源正常工作時，其工作頻率就在傳導(dǎo)電磁干擾的范圍內(nèi)(9KHz-30KHz)，所以整個開關(guān)穩(wěn)壓電源就成為一個干擾源，給電路帶來嚴(yán)重的電磁干擾問題，并影響周邊電子設(shè)備的正常工作。解決電源的電磁干擾的傳統(tǒng)方法主要有濾波、接地、旁路、去耦合、屏蔽等，都是從截斷電磁傳播的途徑入手，其思想是被動的。
　　

3、 混沌是一種普遍存在的非線性現(xiàn)象，它指一種確定的但不可預(yù)測的運(yùn)動狀態(tài)。由開關(guān)穩(wěn)壓電源工作原理可知，根據(jù)調(diào)整管閉合和斷開的狀態(tài)不同，開關(guān)穩(wěn)壓電源的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)也不同，也就是說，正常工作的開關(guān)穩(wěn)壓電源其電路結(jié)構(gòu)總是在兩個或三個不同的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)之間重復(fù)變化的，因此，開關(guān)穩(wěn)壓電源是一個復(fù)雜的時變非線性系統(tǒng)。隨著電子技術(shù)的迅速發(fā)展，人們對開關(guān)穩(wěn)壓電源有了更深入的認(rèn)識，進(jìn)而發(fā)現(xiàn)開關(guān)穩(wěn)壓電源中有著豐富的分岔、擬周期運(yùn)動、混沌等非線性現(xiàn)象。通常的做法是消除

4、其中的非線性現(xiàn)象，能否利用其非線性現(xiàn)象呢？
　　 傳統(tǒng)的開關(guān)穩(wěn)壓電源工作在周期狀態(tài)，在其工作的頻率及基頻的整數(shù)倍頻率點(diǎn)上，開關(guān)穩(wěn)壓電源的電磁輻射是很強(qiáng)的，尤其是當(dāng)開關(guān)穩(wěn)壓電源工作在高頻狀態(tài)時。從混沌動力學(xué)理論可以知道，混沌信號的功率譜是連續(xù)的，在信號總能量相同的前提下，混沌信號與周期、擬周期信號相比，在頻域范圍內(nèi)能量分布相對比較均勻，譜峰較低。這就啟發(fā)人們利用開關(guān)穩(wěn)壓電源中的混沌現(xiàn)象來降低其電磁干擾。
　　 本文以一個峰

5、值電流型控制升壓變換器為例，利用仿真實(shí)驗(yàn)法從理論分析和Matlab實(shí)驗(yàn)仿真兩個方面證實(shí)了開關(guān)穩(wěn)壓電源中的分岔及混沌現(xiàn)象的存在，并分別分析了工作在周期狀態(tài)下和混沌狀態(tài)下的電感電流的功率譜，通過定性及定量的比較證實(shí)可以利用混沌降低開關(guān)穩(wěn)壓電源的電磁干擾水平。這種仿真實(shí)驗(yàn)法可以簡單有效地判斷混沌及其參數(shù)，并為下一步的電路測試提供依據(jù)。
　　 仿真實(shí)驗(yàn)法采用了模程混合建模仿真方法。建立仿真模型時，主電路利用matlab現(xiàn)有的電力電子模型

6、，代表真實(shí)電源的同時，簡化了主電路；控制電路采用編程方法實(shí)現(xiàn)對主電路開關(guān)器件的精確控制，同時能更好的反映開關(guān)電源中混沌現(xiàn)象及利用混沌降低電磁干擾的結(jié)論。
　　 本文在第一章介紹了開關(guān)穩(wěn)壓電源中的非線性現(xiàn)象及利用混沌現(xiàn)象降低開關(guān)穩(wěn)壓電源電磁干擾水平的原理，并介紹本課題的研究現(xiàn)狀與研究意義。第二章介紹混沌學(xué)的基礎(chǔ)知識。第三章介紹混沌的辨識方法和控制方法；第四章介紹開關(guān)穩(wěn)壓電源的仿真軟件和仿真方法。第五章以峰值電流型升壓變換器為例，進(jìn)