單周期控制功率變換器復(fù)雜動(dòng)力學(xué)行為研究.pdf

1、功率變換器是典型的非線(xiàn)性系統(tǒng)，會(huì)表現(xiàn)出非線(xiàn)性系統(tǒng)特有的分岔和混沌等現(xiàn)象。由于這些非線(xiàn)性現(xiàn)象會(huì)使得變換器的正常運(yùn)行受到影響，破壞其安全工作，所以要深入分析這些非線(xiàn)性現(xiàn)象發(fā)生的原因，認(rèn)識(shí)它們的特點(diǎn)。過(guò)去二十多年的研究主要集中于各種線(xiàn)性控制的功率變換器中的非線(xiàn)性動(dòng)力學(xué)行為，而對(duì)非線(xiàn)性控制的功率變換器中的非線(xiàn)性動(dòng)力學(xué)行為則知之甚少。由于非線(xiàn)性控制和線(xiàn)性控制的本質(zhì)不同，非線(xiàn)性控制功率變換器會(huì)表現(xiàn)出不同于線(xiàn)性控制功率變換器的動(dòng)力學(xué)行為，對(duì)它們的研究

2、有著重要的理論價(jià)值。在功率變換器的非線(xiàn)性控制方法中，單周期控制是一種應(yīng)用非常廣泛的方法，本文研究多種單周期控制功率變換器的非線(xiàn)性動(dòng)力學(xué)行為。
　　 單周期控制Buck和Boost變換器是兩種最基本的變換器拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。建立了單周期控制Buck變換器的采樣數(shù)據(jù)模型，通過(guò)對(duì)其進(jìn)行分析指出，在參考電壓小于輸入電壓的情況下，此變換器會(huì)穩(wěn)定運(yùn)行。通過(guò)對(duì)單周期控制Boost變換器采樣數(shù)據(jù)模型的分析，研究了參考電壓和負(fù)載電阻變化時(shí)變換器可能出現(xiàn)的

3、分岔現(xiàn)象；通過(guò)對(duì)此變換器平均模型的分析，確認(rèn)了上述分岔現(xiàn)象；基于平均模型，提出了采用washout濾波器消除分岔的方法，對(duì)于washout濾波器中的兩個(gè)新引入的參數(shù)，使用Routh-Hurwitz準(zhǔn)則進(jìn)行選取。仿真和實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了所提方法的有效性。建立了單周期控制Cuk變換器的采樣數(shù)據(jù)模型，分析了參考電壓和負(fù)載電阻變化時(shí)，在此變換器的輸入級(jí)中出現(xiàn)的分岔現(xiàn)象：提出了采用washout濾波器的方法來(lái)穩(wěn)定變換器，利用輸入級(jí)電容電壓作為washou

4、t濾波器的輸入消除了分岔。建立了采用washout濾波器的單周期控制Cuk變換器的采樣數(shù)據(jù)模型，分析了washout濾波器中參數(shù)對(duì)變換器穩(wěn)定性的影響。利用采樣數(shù)據(jù)模型，討論了washout濾波器在功率變換器分岔控制中的基本特點(diǎn)。
　　 研究了單周期控制Boost功率因數(shù)校正(PFC)變換器的慢時(shí)標(biāo)分岔現(xiàn)象。利用雙平均方法和諧波平衡法建立了描述單周期控制Boost PFC變換器動(dòng)力學(xué)行為的直流分量模型、一次和二次諧波分量模型。通過(guò)

5、對(duì)這些模型平衡點(diǎn)的分析和合理的假設(shè)，根據(jù)信號(hào)傳遞函數(shù)，得到了此變換器電路參數(shù)的穩(wěn)定工作范圍近似表達(dá)式。分析了主要電路參數(shù)的穩(wěn)定工作范圍。
　　 提出了采用washout濾波器控制平均電流模式控制Boost PFC變換器中的慢時(shí)標(biāo)倍周期分岔。在平均電流模式控制Boost PFC預(yù)調(diào)節(jié)器平均模型的基礎(chǔ)上，根據(jù)雙平均方法和諧波平衡法建立了平均電流模式控制Boost PFC預(yù)調(diào)節(jié)器的直流分量模型、一次和二次諧波分量模型，在合理假設(shè)的條件

6、下，一次諧波模型的穩(wěn)定性可以用一個(gè)線(xiàn)性系統(tǒng)來(lái)判定，為了控制慢時(shí)標(biāo)倍周期分岔，就要采用washout濾波器使這個(gè)線(xiàn)性系統(tǒng)穩(wěn)定。研究了washout濾波器參數(shù)的選取方法，分析了電路參數(shù)變化時(shí)變換器的響應(yīng)。建立了平均電流模式控制兩級(jí)Boost PFC變換器的平均模型，討論了washout濾波器方法中參數(shù)的選取方法。對(duì)Boost PFC預(yù)調(diào)節(jié)器和兩級(jí)Boost PFC變換器采用washout濾波器進(jìn)行慢時(shí)標(biāo)分岔控制的特點(diǎn)進(jìn)行了比較。