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降压型变换器混沌反控制及其应用研究

作　者: 汪敏
导　师: 周宇飞；陈军宁
学　校: 安徽大学
专　业: 电路与系统
关键词: 混沌 开关变换器 混沌反控制 参数共振微扰法 电磁干扰
分类号: TM46
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
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内容摘要


DC-DC开关变换器是现代电力电子系统的核心部分,它的运行状态直接影响整个电力电子系统的工作性能。由于器件的非线性特性和功率管的快速切换,开关变换器表现为一类强非线性、时变系统,其中必然存在各种丰富的非线性现象,如分叉和混沌等。而随着电力电子系统规模的扩大,其非线性特点愈加明显,当满足一定条件时,系统会发生混沌行为,给系统的稳定运行带来一定的危害或加强其稳定安全运行。本文以电压模式控制Buck变换器为主要研究对象,对其分叉和混沌现象进行了研究,从它的模型建立、工作过程、混沌现象等几个方面进行了深入的理论研究和仿真分析。并从降低变换器电磁干扰角度对混沌反控制的方法和策略做了一定的研究和总结,提出了利用参数共振微扰法降低开关变换器电磁干扰水平的方法,并通过了验证。本文的主要研究内容有：(1)回顾了国内外混沌研究的发展历史和现状,特别是有关电力电子电路中非线性现象及其控制和反控制的发展历程和现状,指出课题研究的意义,提出本文的研究内容和方向。(2)概述了有关混沌的定义及其特征,分析了混沌的动态特性和周期通向混沌的典型道路,并给出了混沌信号和随机信号之间的区别与联系。(3)介绍了开关变换器的类型,以电压模式Buck变换器为主要研究对象,介绍了其工作原理、过程,用理论分析结合计算机仿真方法对其混沌特性进行了不同方法和手段的描述与刻画。并且简单介绍了几种混沌控制与反控制的方法和策略,提出了应用混沌开关调制和混沌参数控制两种方法降低电磁干扰水平的思路。(4)简单介绍了降低开关电源电磁干扰水平改善电磁兼容性的传统方法,提出混沌开关调制方法的优势,以著名的“蔡氏电路”作为混沌信号源,将产生的混沌开关调制信号用于Buck变换器开关调制控制。通过对其输出电压功率谱的分析表明,混沌调制模式在扩展频谱方面具有良好的效果,可以用于降低开关电源电磁干扰水平。(5)建立了参数共振微扰下的Buck变换器模型,分析了其电路结构,推导出其动力学方程,通过改变参数得到了该系统在不同参数下的分叉图,并通过计算雅克比矩阵和平衡点附近的特征值得到了特征值的轨迹。通过这些现象以及输出电压功率谱进行分析研究,说明混沌参数控制在降低开关电源电磁干扰水平上是较佳的选择。

全文目录


摘要  3-5
Abstract  5-7
目录  7-9
第一章 绪论  9-16
  1.1 引言  9
  1.2 课题研究背景和意义  9-10
  1.3 国内外发展和研究现状  10-14
  1.4 论文的章节安排  14-16
第二章 混沌特征及混沌研究基础知识  16-22
  2.1 引言  16
  2.2 混沌与非线性科学  16-17
  2.3 混沌的定义和特征  17-18
  2.4 通向混沌的道路  18-20
  2.5 混沌信号与随机信号的区别与联系  20-21
  2.6 本章小结  21-22
第三章 开关变换器的混沌现象研究  22-38
  3.1 引言  22
  3.2 开关变换器简介  22-24
  3.3 Buck变换器  24-27
  3.4 电压模式控制Buck变换器  27-34
    3.4.1 电容电压波形图及相轨迹图  27-29
    3.4.2 分叉图  29-31
    3.4.3 功率谱  31-33
    3.4.4 Jacobian矩阵法  33-34
  3.5 混沌控制与反控制策略  34-36
    3.5.1 混沌控制  34-36
    3.5.2 混沌反控制  36
  3.6 本章小结  36-38
第四章 混沌调制模式下开关电源电磁干扰分析  38-46
  4.1 引言  38-39
  4.2 降低开关电源电磁干扰水平的几种方法  39-40
  4.3 混沌开关调制信号的生成  40-44
  4.4 输出电压功率谱分析  44-45
  4.5 本章小结  45-46
第五章 参数共振微扰法下电磁干扰水平分析  46-57
  5.1 引言  46
  5.2 共振微扰作用下的Buck变换器电路模型  46-48
  5.3 仿真分析  48-49
  5.4 理论分析  49-54
    5.4.1 迭代映射的构造  49-51
    5.4.2 特征值计算  51-53
    5.4.3 特征值轨迹分析  53-54
  5.5 输出电压功率谱分析  54-55
  5.6 结论  55-57
第六章 总结和展望  57-59
  6.1 论文主要完成工作  57
  6.2 后续工作展望  57-59
参考文献  59-63
致谢  63-64
攻读硕士学位期间发表的论文  64

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中图分类: > 工业技术 > 电工技术 > 变压器、变流器及电抗器 > 变流器
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