利用開關電源中的混沌現象降低電磁干擾的研究.pdf

1、開關穩(wěn)壓電源具有體積小、效率高、重量輕、響應速度快和工作可靠等優(yōu)點，被廣泛應用于航空航天、計算機、通信、軍事以及能源等領域。然而，開關穩(wěn)壓電源工作頻率的提高雖可以令電源體積減小、重量減輕，但卻使開關損耗增大，效率降低，并且使電源的電磁干擾現象突出起來。
　　 電磁干擾，是指由電磁騷動引起的設備、傳輸通道和系統性能的下降。因為開關穩(wěn)壓電源中的電子器件工作在開關狀態(tài)而不是線性狀態(tài)，因此在電子器件開通和關斷的瞬間，特別是在大功率應用場

2、合，電壓的變化率和電流的變化率的值很大，因而產生強烈的電磁干擾。又因為開關穩(wěn)壓電源工作在高頻狀態(tài)下(一般在20KHz-1MHz)，當開關穩(wěn)壓電源正常工作時，其工作頻率就在傳導電磁干擾的范圍內(9KHz-30KHz)，所以整個開關穩(wěn)壓電源就成為一個干擾源，給電路帶來嚴重的電磁干擾問題，并影響周邊電子設備的正常工作。解決電源的電磁干擾的傳統方法主要有濾波、接地、旁路、去耦合、屏蔽等，都是從截斷電磁傳播的途徑入手，其思想是被動的。
　　

3、 混沌是一種普遍存在的非線性現象，它指一種確定的但不可預測的運動狀態(tài)。由開關穩(wěn)壓電源工作原理可知，根據調整管閉合和斷開的狀態(tài)不同，開關穩(wěn)壓電源的拓撲結構也不同，也就是說，正常工作的開關穩(wěn)壓電源其電路結構總是在兩個或三個不同的拓撲結構之間重復變化的，因此，開關穩(wěn)壓電源是一個復雜的時變非線性系統。隨著電子技術的迅速發(fā)展，人們對開關穩(wěn)壓電源有了更深入的認識，進而發(fā)現開關穩(wěn)壓電源中有著豐富的分岔、擬周期運動、混沌等非線性現象。通常的做法是消除

4、其中的非線性現象，能否利用其非線性現象呢？
　　 傳統的開關穩(wěn)壓電源工作在周期狀態(tài)，在其工作的頻率及基頻的整數倍頻率點上，開關穩(wěn)壓電源的電磁輻射是很強的，尤其是當開關穩(wěn)壓電源工作在高頻狀態(tài)時。從混沌動力學理論可以知道，混沌信號的功率譜是連續(xù)的，在信號總能量相同的前提下，混沌信號與周期、擬周期信號相比，在頻域范圍內能量分布相對比較均勻，譜峰較低。這就啟發(fā)人們利用開關穩(wěn)壓電源中的混沌現象來降低其電磁干擾。
　　 本文以一個峰

5、值電流型控制升壓變換器為例，利用仿真實驗法從理論分析和Matlab實驗仿真兩個方面證實了開關穩(wěn)壓電源中的分岔及混沌現象的存在，并分別分析了工作在周期狀態(tài)下和混沌狀態(tài)下的電感電流的功率譜，通過定性及定量的比較證實可以利用混沌降低開關穩(wěn)壓電源的電磁干擾水平。這種仿真實驗法可以簡單有效地判斷混沌及其參數，并為下一步的電路測試提供依據。
　　 仿真實驗法采用了模程混合建模仿真方法。建立仿真模型時，主電路利用matlab現有的電力電子模型

6、，代表真實電源的同時，簡化了主電路；控制電路采用編程方法實現對主電路開關器件的精確控制，同時能更好的反映開關電源中混沌現象及利用混沌降低電磁干擾的結論。
　　 本文在第一章介紹了開關穩(wěn)壓電源中的非線性現象及利用混沌現象降低開關穩(wěn)壓電源電磁干擾水平的原理，并介紹本課題的研究現狀與研究意義。第二章介紹混沌學的基礎知識。第三章介紹混沌的辨識方法和控制方法；第四章介紹開關穩(wěn)壓電源的仿真軟件和仿真方法。第五章以峰值電流型升壓變換器為例，進