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单相有源功率因数校正电路的非线性现象分析与研究

作　者: 刘洋
导　师: 王新生
学　校: 哈尔滨工业大学
专　业: 电气工程
关键词: Boost APFC 频闪映射非线性现象临界角斜率补偿
分类号: TM46
类　型: 硕士论文
年　份: 2008年
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内容摘要

混沌是在确定系统中发生的貌似随机的不规则的运动,是电力电子系统中常见的现象。含有二极管、开关、乘法器等非线性元件的有源功率校正(APFC)变换器中的非线性现象也十分丰富,因而经常会在实际运行中产生奇异或者不规则现象,导致系统出现莫名噪声甚至运行状态崩溃等各种问题。随着电力电子技术研究的不断发展,采用非线性动力学理论深入地分析和研究APFC变换器的非线性特性,优化参数设计,对其在工程实际中的可靠应用有着十分重要的意义。本文首先概括介绍了非线性动力学中混沌和分岔的基础知识,回顾了电力电子系统中非线性现象的研究现状,在此基础上,提出了课题的主要研究内容和任务。其次,建立了APFC控制芯片MC33262的PSpice模型,并经过对该芯片外围主要元件参数的计算,设计了Boost APFC仿真电路;经过仿真,详细分析了电路的稳定工作情况。然后,采用混沌和分岔分析中常用的频闪映射法,建立了一组映射方程,来精确描述峰值电流控制型Boost APFC变换器的非线性动力学特性。经过数值仿真发现,在一些特定参数下,Boost APFC变换器会出现间歇性的分岔和混沌现象。最后,为了得到每个周期中出现的fast-scale不稳定边界,推导得出了与数值仿真结果相吻合的不稳定临界角预测公式,给出了为使变换器工作在稳定区域的参数选取依据,并且将斜率补偿法应用到Boost APFC变换器中,来避免变换器在工作过程中产生这些不利于系统运行的非线性现象。

全文目录

摘要  4-5
Abstract  5-9
第1章绪论  9-17
  1.1 课题背景  9-10
  1.2 功率因数校正(PFC)技术  10-13
    1.2.1 无源功率因数校正技术  10-11
    1.2.2 有源功率因数校正技术  11-13
  1.3 电力电子电路的非线性现象研究  13-16
    1.3.1 DC-DC变换器的非线性现象研究  13-15
    1.3.2 APFC变换器的非线性现象研究  15-16
  1.4 本文主要研究内容  16-17
第2章非线性动力学基础  17-28
  2.1 引言  17
  2.2 动力学方程的标准形式  17-19
  2.3 混沌学  19-22
    2.3.1 混沌的定义  19-20
    2.3.2 混沌的基本特征  20-21
    2.3.3 电力电子变换器混沌研究的目的  21-22
  2.4 分岔学  22-24
    2.4.1 分岔的定义  22-23
    2.4.2 分岔的分类  23-24
  2.5 非线性离散映射建模方法  24-25
  2.6 非线性迭代的数值计算方法  25-27
  2.7 本章小结  27-28
第3章 Boost APFC变换器的PSpice仿真研究  28-35
  3.1 引言  28
  3.2 PSpice简介  28
  3.3 峰值电流控制型Boost APFC变换器的仿真与分析  28-34
    3.3.1 峰值电流控制型Boost APFC工作原理  28-30
    3.3.2 电路参数设计  30-32
    3.3.3 仿真结果及分析  32-34
  3.4 本章小结  34-35
第4章 Boost APFC变换器中非线性现象建模和分析  35-45
  4.1 引言  35
  4.2 频闪映射法建模  35-42
    4.2.1 频闪映射法  35-36
    4.2.2 工作模态分析  36-39
    4.2.3 频闪映射方程的建立  39-42
  4.3 数值仿真结果与分析  42-44
  4.4 本章小结  44-45
第5章不稳定临界角预测及斜率补偿法的应用  45-55
  5.1 引言  45
  5.2 不稳定临界角预测  45-51
  5.3 斜率补偿法的应用  51-54
  5.4 本章小结  54-55
结论  55-56
参考文献  56-60
攻读学位期间发表的学术论文  60-62
致谢  62

单相有源功率因数校正电路的非线性现象分析与研究

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