DC-DC Buck變換器分岔和混沌現(xiàn)象分析及控制研究.pdf

1、DC-DC（直流-直流）變換器在開關(guān)電源中起到一個(gè)核心作用，由于它是強(qiáng)非線性系統(tǒng)，所以導(dǎo)致其動(dòng)力學(xué)行為極其豐富。DC-DC變換器在實(shí)際工作過程中經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)不明噪聲、電磁干擾、次諧波振蕩等一些奇異或者不規(guī)則等現(xiàn)象。這些現(xiàn)象會(huì)導(dǎo)致一些電器設(shè)備無法正常運(yùn)行。因此，隨著對(duì)DC-DC變換器工作性能要求的不斷提高，運(yùn)用動(dòng)力學(xué)理論對(duì)其變換器的非線性行為產(chǎn)生的機(jī)理進(jìn)行了深入的綜合分析，有著十分重要的研究意義。
　　首先，本文介紹了DC-DC變換器

2、的基本類型及非線性現(xiàn)象的基本理論，針對(duì)PWM型DC-DC變換器運(yùn)行過程中出現(xiàn)了倍周期分岔、混沌等各種途徑導(dǎo)致的不穩(wěn)定現(xiàn)象，對(duì)DC-DC變換器所建立的非線性動(dòng)力學(xué)模型產(chǎn)生分岔和混沌的原因進(jìn)行了深入的理論研究，并且對(duì)DC-DC變換器控制策略和控制技術(shù)的研究現(xiàn)狀進(jìn)行了闡述。
　　其次，本文是以電壓模式Buck變換器為例，利用基本的理論基礎(chǔ)推導(dǎo)其狀態(tài)方程，采用Matlab/Simulink軟件建立其分段光滑開關(guān)模型并進(jìn)行仿真，從而得到與B

3、uck變換器相對(duì)應(yīng)的相圖和時(shí)域波形圖;通過頻閃映射的方式對(duì)電壓模式Buck變換器進(jìn)行采樣，建立了其精確離散迭代映射模型，并在Matlab中的M文件進(jìn)行編寫，從而得到輸出電壓和電感電流的采樣離散值。同時(shí)將這兩種模型所得到的仿真結(jié)果結(jié)合在一起，更好地證明了電壓模式Buck變換器中存在分岔和混沌現(xiàn)象。
　　最后，針對(duì)電壓模式Buck變換器中存在不穩(wěn)定的問題，如電磁干擾、輸出波紋大等。本文所采用的是比例積分控制法和外加驅(qū)動(dòng)控制法分別對(duì)Bu

4、ck變換器進(jìn)行了分岔和混沌等方面的抑制。通過比例積分(PI)控制方法得出PI調(diào)節(jié)參數(shù)和分岔點(diǎn)的關(guān)系曲線，明確了系統(tǒng)高頻行為的穩(wěn)定性主要取決于PI調(diào)節(jié)器的比例因子，從而對(duì)電壓模式Buck變換器進(jìn)行了分岔控制。若當(dāng)系統(tǒng)電路敏感參數(shù)發(fā)生變化時(shí)，采用外加驅(qū)動(dòng)控制法，通過對(duì)控制信號(hào)的幅值及相位進(jìn)行調(diào)節(jié)，使系統(tǒng)達(dá)到一個(gè)最優(yōu)的非線性控制結(jié)果。本文搭建了基于DSP（數(shù)字信號(hào)處理）對(duì)電壓模式Buck變換器的混沌控制實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，進(jìn)一步驗(yàn)證了該方法對(duì)于控制非線