PWM型DC-DC变换器的混沌建模与控制

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电力电子电路中蕴含着丰富的非线性现象。DC/DC变换器是一个固有非线性系统,在一定条件下就会表现出如分岔、混沌等典型非线性现象,传统方法已经不适合于DC/DC变换器非线性现象的研究,因此十分有必要把混沌动力学引入这一领域。一方面,能优化变换器参数设计,避免有害混沌现象的出现,使DC/DC变换器稳定运行;另一方面,还能利用混沌控制技术提升DC/DC变换器的工作性能。此外,DC/DC变换器也为混沌动力学提供了研究实例,从而也会推动非线性科学理论的发展。本文主要从两个方面利用混沌动力学来研究PWM 型DC/DC变换器中的非线性现象:PWM型DC/DC变换器基于混沌动力学的建模与分析方法以及PWM 型DC/DC 变换器中的混沌控制技术。 本文首先应用数据采样方法推导了PWM型DC/DC变换器的几种采样方法的离散模型,并以Buck变换器为研究对象,利用频闪映射建立了它的离散映射模型;基于此模型通过计算各自的特征乘子分析了Buck变换器的一周期和二周期轨道(不动点)稳定性,界定了分岔点;还结合计算机仿真软件Saber对变换器进行了行为特性仿真,结果验证了该模型的精确性,并展示了变换器从分岔到混沌的演化过程。 本文介绍了几种常用的混沌控制方法,讨论了它们的特点,并结合前面所建立的精确离散映射模型,使用OGY方法对前面处于混沌运行状态的Buck 变换器进行了控制。使用Saber 仿真的结果表明,原本运行于混沌状态的变换器经控制后运行在了系统的稳定一周期轨道(不动点)上,证实了该控制方法的有效性。
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