忆阻负载DC/DC升压变换器的非线性动力学特性研究

来源 :天津大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:zl9881123
下载到本地 , 更方便阅读
声明 : 本文档内容版权归属内容提供方 , 如果您对本文有版权争议 , 可与客服联系进行内容授权或下架
论文部分内容阅读
由于DC/DC变换器具有拓扑结构简单、易实现、效率高等优势,从而被广泛应用于各个领域。对于电力电子设备而言,稳定性和可靠性是系统运行的基本要求。但是随着系统参数的变化,可能会产生复杂的非线性现象从而导致系统不稳定或失效。因此,关于DC/DC变换器的非线性动力学问题一直备受关注。然而目前针对DC/DC变换器的研究主要是基于电阻、电源或电机等传统负载,而忆阻作为除电阻、电感、电容之外的第四个电气元件,自2008年诞生以来,就掀起了国内外的研究热潮,但是却未见有文献考虑忆阻负载DC/DC变换器。本文将忆阻应用于DC/DC升压变换器,研究了不同控制方法及忆阻特性对其动态特性的影响。具体而言,本文的研究工作主要包括以下几个方面:首先,研究了采用峰值电流控制方法时,忆阻负载DC/DC升压变换器的混沌动力学现象,当忆阻工作在无源区域时,发现随着时钟脉冲周期的增加,系统由混沌状态转至周期状态,与纯电阻负载情况不同,输出电压不再随开关动作单调变化,而是呈曲线式振荡,因此产生了单涡卷吸引子。利用占空比从新的角度分析了电路的动态特性,研究发现当占空比大于0.5时忆阻负载电路也可稳定运行,但电阻负载电路却不能。此外,还发现输出电压、磁通始终在静态工作点附近上下振荡,输入扰动测试结果表明忆阻的引入并未降低电路的稳定性。本文依据实际元件型号,在国际公认的电路仿真平台NI Multisim中首次搭建了忆阻负载DC/DC升压变换器的实验电路,通过实验捕捉到了新的、不同的动力学现象,验证了输出电压、磁通不受系统运行状态影响,始终收敛到静态工作点,还证明忆阻的有源性并非DC/DC变换器产生混沌的必要条件,与理论、数值分析结果一致。其次,增加了输出电压作为反馈控制变量,研究了闭环电压-电流反馈控制MR(Memristor,Resistor)并联负载DC/DC升压变换器中的混沌与次谐波振荡现象,当忆阻工作在无源区域时,研究发现随着时钟脉冲周期的改变,混沌运动和次谐波振荡交替出现,而且当增加电压反馈控制后,电路的输出电压不再呈曲线式振荡,而是随着开关动作单调变化,受控制方法的影响,吸引子呈锯齿状。利用电感放电持续时间从不同的角度分析了电路的动态特性。此外,研究还发现输出电压的纹波很小,且不受电路运行状态影响,若其他参数固定,输出功率随斜坡周期增大而增大。本文依据实际元件型号搭建了实验电路,观测到了次谐波振荡与混沌现象,验证了上述非线性动态特性,同时证明了输出电压随开关动作单调变化,电感放电持续时间的变化与系统动态行为变化一致等特性。最后,上述研究都是基于忆阻工作在无源区域,并未考虑忆阻的有源性。因此,本文讨论了当忆阻工作在有源区域时,DC/DC升压变换器的多稳定性问题,重构了变换器包含电感寄生电阻的三阶非线性切换模型,研究发现在不同的分岔参数下,系统表现出了不同的动态特性,产生了不同的分岔路径,并发现不同的初始条件可诱发共存吸引子,给出了共存吸引子初始条件的独立吸引域,证明了该电路具有多稳定性。采用极值点法从不同的角度分析了吸引子的特性,比庞加莱截面法更简单、直观。通过分析发现当忆阻的本构关系和内部状态方程为非线性函数时,输出电压不再受忆阻参数控制。本文依据实际元件型号,搭建了实验电路,实验中捕捉到了共存吸引子,证明了电路具有多稳定性。
其他文献
开发海洋装备关键部件用耐磨耐蚀材料是保障海洋装备安全可靠运行的关键。高熵合金(High-entropy Alloys,简称HEAs)涂层具有优良的耐磨耐蚀性,是极具发展潜力的海洋装备材料
水流泥沙的耦合运动决定河流、海岸的演变以及工程结构物周围的地形冲淤变化,因此水沙耦合运动研究具有重要的工程意义。随着并行能力的提升和并行计算技术的发展,基于离散颗
近年来,随着网络技术飞速发展,特别是公共安全监控系统和网络视频分享平台的普及,视觉数据呈现出爆炸性增长。在大数据时代,如何对视觉信息中包含的复杂语义进行自动解析,实
在城镇化快速发展过程中,我国耕地紧张局势越加严重,城市生态环境持续恶化。开展具备农业生产功能的城市建筑环境适应性与种植技术研究,能够有效补偿耕地面积,减少资源消耗,
随着社会的发展和生活水平的不断提高,营养健康越来越受到关注,寓健康于食、寓健康于预防已成为当今人类膳食生活的追求目标。大米在我国居民膳食中占据重要地位,其主要组分
柴油与含氧燃料混合能够有效降低柴油机碳烟排放,有利于实现高效清洁燃烧,柴油含氧混合燃料燃烧是内燃机燃烧学研究领域的热点之一。近年来,生物质含氧燃料如生物柴油、乙醇
乙醇是一种清洁能源,可作为油品添加剂提高油品的辛烷值、燃烧效率以及减少污染物排放,并且有利于缓解我国对于进口石油的依赖,符合我国能源结构特点。从煤制合成气出发,经二
NOx作为汽车尾气中最主要的大气污染物,会对人体和环境造成严重危害。稀燃条件下的NOx阱技术,又被称作NOx储存还原技术(NSR),是目前稀燃条件下最有效的NOx消除方法之一。目前,
通过燃料重整、改变燃料燃烧化学反应路径是提高热效率并降低有害排放的重要技术途径之一,具有很好的应用前景,是当今国际内燃机燃烧学研究的前沿课题。基于均质压燃、低温燃
珊瑚礁是珊瑚骨架混合生物残渣在多年的沉积作用下形成的地貌结构,主要分布于热带和亚热带海域,在我国南海也有广泛分布。珊瑚礁具有独特的地貌特征,其波浪水动力过程与传统