單周期控制功率變換器復(fù)雜動力學(xué)行為研究.pdf

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

2、有著重要的理論價值。在功率變換器的非線性控制方法中，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性動力學(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，通過對其進(jìn)行分析指出，在參考電壓小于輸入電壓的情況下，此變換器會穩(wěn)定運行。通過對單周期控制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)載電阻變化時變換器可能出現(xiàn)的

3、分岔現(xiàn)象；通過對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，對于washout濾波器中的兩個新引入的參數(shù)，使用Routh-Hurwitz準(zhǔn)則進(jìn)行選取。仿真和實驗驗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，在此變換器的輸入級中出現(xiàn)的分岔現(xiàn)象：提出了采用washout濾波器的方法來穩(wěn)定變換器，利用輸入級電容電壓作為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。
　　 研究了單周期控制Boost功率因數(shù)校正(PFC)變換器的慢時標(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

5、對這些模型平衡點的分析和合理的假設(shè)，根據(jù)信號傳遞函數(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)定性可以用一個線性系統(tǒng)來判定，為了控制慢時標(biāo)倍周期分岔，就要采用washout濾波器使這個線性系統(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)變化時變換器的響應(yīng)。建立了平均電流模式控制兩級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Boost PFC預(yù)調(diào)節(jié)器和兩級Boost PFC變換器采用washout濾波器進(jìn)行慢時標(biāo)分岔控制的特點進(jìn)行了比較。