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文檔簡介
1、DC-DC開關變換器是開關電源的核心部分,但由于開關變換器中開關元件的作用,開關變換器在幾種電路拓撲之間切換工作,表現(xiàn)為一類強非線性系統(tǒng)。這類系統(tǒng)中存在著復雜的動力學行為,可能會危及變換器的穩(wěn)定運行。而用傳統(tǒng)的分析線性系統(tǒng)的方法來分析這類非線性系統(tǒng),往往會帶來很大的偏差,所以采用非線性動力學的理論和方法對開關功率變換器進行研究。這樣做不僅有利于設計出更高工作性能的開關變換器,同時,也在一定程度上充實了非線性科學的內容和方法。
2、近年來,有越來越多的研究者開始從事開關變換器中非線性行為的研究工作,然而大家的研究對象主要還是PWM控制的非自治開關變換器,很少研究自治的開關變換器。當然,這也是由于非自治系統(tǒng)中的混沌現(xiàn)象比較普遍,而自治系統(tǒng)中的混沌現(xiàn)象只存在于三階及以上的高階系統(tǒng)中。滯環(huán)電流模式控制Cuk變換器是一個自治的四階開關功率變換器,其中存在著復雜的動力學行為,本文依據(jù)前人的研究成果,基于狀態(tài)空間平均法和非線性動力學的理論方法,對其建立狀態(tài)空間平均模型,以狀態(tài)
3、空間平均模型為基礎,計算出變換器的平衡點并對平衡點的穩(wěn)定性進行了分析,考察了其中的非線性動力學行為,證明了用狀態(tài)空間平均法能夠分析變換器的穩(wěn)定性。
本文的具體內容包括:
(1)闡述了研究開關變換器中非線性現(xiàn)象的目的和意義,回顧了國內外研究非線性現(xiàn)象的歷史,重點介紹了開關變換器中非線性行為的研究歷史和現(xiàn)狀。提出了本文的研究內容和方向。
(2)概述了非線性動力學的基礎知識,主要是非線性動力系統(tǒng)和其中定性行為,還
4、有分岔、穩(wěn)定性、混沌等理論知識。對常用的非線性動力學分析方法進行歸納,并以非線性動力系統(tǒng)——蟲口映射為研究對象,用非線性動力學的數(shù)值分析方法考察了其中的非線性行為,并對這幾種數(shù)值方法進行了對比分析。
(3)對狀態(tài)空間平均法進行了介紹,主要介紹了狀態(tài)空間平均法的原理和推導變換器的狀態(tài)空間平均方程的一般過程,然后基于狀態(tài)空間平均法建立了電流斷續(xù)模式理想Buck變換器的數(shù)學模型,根據(jù)此模型,求出了變換器的靜態(tài)工作點和交流小信號模型,
5、根據(jù)小信號模型并推導出它的傳遞函數(shù)。
(4)分析了滯環(huán)電流模式控制Cuk變換器的工作原理,然后基于狀態(tài)空間平均法建立了變換器的狀態(tài)空間平均模型,以此模型為基礎,利用李雅普諾夫穩(wěn)定性定理,求出了變換器的平衡點和特征值,驗證了當參考電流由小逐漸增大時,變換器的一對共軛復特征值的實部在復平面上從負半軸穿過虛軸,經歷了超臨界霍普分岔過程。然后又考察了電路中的不同參數(shù)對變換器穩(wěn)定性的影響,并建立變換器的精確模型,研究了變換器在經歷霍普分
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