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随着非线性负载广泛应用于电网中,产生的谐波污染和低功率因数问题也日趋严重,功率因数校正(Power-Factor-Correction,PFC)正是解决这一问题的一种有效方法。在PFC变换器中,又有Buck、Boost、Buck-Boost等拓扑结构,而其中的Boost PFC凭借着功率密度大、转换效率高、便于集成等优点在各类电气设备上得到广泛应用。由于开关器件的自身特性和反馈控制环节的引入,使得Boost PFC成为一种强非线性系统,这导致变换器在运行中会产生一些非线性现象,影响了系统的工作性能。在Boost PFC变换器中可能出现两种主要分岔,即快时标分岔和慢时标分岔,分别对应变换器中的开关频率和工频,本文主要对Boost PFC变换器中的快时标分岔现象进行研究。 本文在非线性动力学的基础上,建立了基于峰值电流控制的Boost PFC变换器的离散迭代映射,并基于此映射推导出系统的Jacobian矩阵,求解该Jacobian矩阵得到系统的分岔条件。同时,从分岔临界相角出发对系统进行稳定性分析,不仅验证了Jacobian矩阵求解法得到的分岔条件,而且让系统的分岔条件更全面、直观地展现出来。通过仿真观察了系统电感电流在1/2个工频周期内的间歇性分岔和混沌现象,进一步验证了此前的稳定性分析。 为了避免分岔,使系统稳定工作在单周期态,本文从两个方面对Boost PFC进行分岔控制:一是常规分岔控制方法的改进,其中包括改进后的斜坡补偿法和复合延迟反馈控制法,仿真结果表明这两种方法虽然有效控制了分岔现象,但仍存在一些不足之处。另一方面,本文提出把双积分滑模法应用到分岔控制中,结果双积分滑模法在不同参数条件下有效避免分岔现象的同时,还弥补了常规改进法在分岔控制中的不足,并使Boost PFC获得了较高的功率因数。 最后搭建了基于峰值电流控制的Boost PFC实验电路,对快时标分岔现象进行了探究性实验。由于关于Boost PFC快时标分岔的实验研究多集中在基于平均电流控制的电路,而鲜有基于峰值电流控制的,所以本文的实验电路采用峰值电流控制芯片,在不同的参数下观察了变换器输入电流的分岔及混沌现象,得出了与数值仿真一致的结论。