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基于混沌控制方法的Boost变换器动力学研究

2020-12-08阅读(888)

基于混沌控制方法的Boost变换器动力学研究

论文摘要

在非线性系统中,混沌现象时常发生。但是根据实际情况,有时为了系统的稳定性需要削弱或消除混沌;有时为了拓宽频谱特性需要增强或产生混沌,这两种情况分别被称为混沌控制与混沌反控制。由于混沌控制与混沌反控制在非线性电力电子系统、保密通信、社会经济学、医疗和生物等方面都有着广泛的应用,因此人们对相关领域方向也一直产生了极大兴趣。自1990年Ott等人提出OGY微扰控制法之后,如何控制和利用混沌的研究在混沌界掀起了一阵热潮。此后,学者们对混沌控制展现出巨大的激情,并取得大量的研究成果。文章主要是从前人对混沌控制与混沌反控制方法的研究基础上进行优化创新的。作为一种典型的开关切换系统,Boost变换器常被作为非线性行为的重要研究对象,所以本文围绕Boost变换器展开,通过组成不同电路拓扑结构分别对优化混沌和控制混沌系统进行研究分析,具体工作如下:(1)斜坡补偿通常用作分岔与混沌控制手段,其中引入的斜坡为负斜率。本文将之拓展到Boost变换器的混沌反控制,即引入一个正斜率的斜坡补偿,以便诱导或增强变换器系统的混沌状态,从而有效抑制开关电源的电磁污染现象。另外,通过延迟时间优化控制电路,实现系统理想化的混沌反控制。首先对扰动斜坡幅值进行仿真分析,主要包括分岔现象直至混沌行为的演变过程;然后利用离散迭代映射验证其结果,最后根据仿真数据找到较优情况下的幅值参数,用功率谱法证实该方法的有效性。(2)在(1)的基础上,讨论PFC Boost变换器的快标分岔现象,并给出控制方法。首先引入斜坡补偿进行简单概述和斜坡公式推导;然后从预测分岔点的位置角度考虑,在已知的斜坡表达式基础上设定未知临界相角θm大小,最后根据θm值计算对应的幅值。(3)从提高功率因数角度出发,本文将设计一种正弦波补偿。通过变延迟相位追踪到电感电流预期的工作点位置,使得正弦波斜率达到最小化。此时,电路中快标分岔行为得到最好的控制。为验证功率因数的优化,分别仿真出斜坡补偿和正弦波补偿随变换器开关周期T变化的功率因数对比图,与未补偿、斜坡补偿和正弦波补偿的功率因数进行具体分析、比较。

论文目录

  • 摘要
  • Abstract
  • 第一章 绪论
  •   1.1 引言
  •   1.2 国内外研究现状
  •     1.2.1 混沌历史发展
  •     1.2.2 混沌控制历史发展及其研究现状
  •     1.2.3 非线性系统模型研究现状
  •   1.3 研究背景与意义
  •   1.4 本文的章节安排
  • 第二章 混沌控制与混沌反控制
  •   2.1 引言
  •   2.2 混沌学基础
  •     2.2.1 混沌的定义
  •     2.2.2 混沌的研究途径
  •     2.2.3 典型的混沌系统
  •   2.3 混沌控制的方法
  •     2.3.1 反馈控制法
  •     2.3.2 非反馈控制法
  •   2.4 混沌反控制
  •   2.5 本章小结
  • 第三章 Boost变换器的非线性行为分析
  •   3.1 引言
  •   3.2 Boost变换器线性分析
  •   3.3 电流模式控制Boost变换器的建模及其动力学行为分析
  •     3.3.1 电流模式控制Boost变换器的基本电路工作原理
  •     3.3.2 电流模式控制Boost变换器的动力学分析
  •     3.3.3 离散迭代映射的建立
  •   3.4 本章小结
  • 第四章 正斜坡扰动下的混沌反控制及其对电磁干扰的影响
  •   4.1 引言
  •   4.2 正向斜坡扰动对变换器系统稳定性及功率谱的影响
  •     4.2.1 正斜坡扰动Boost变换器的电路结构
  •     4.2.2 正向斜坡扰动下的变换器分岔分析
  •     4.2.3 正向斜坡扰动下的变换器功率谱分析
  •   4.3 延迟正斜坡扰动信号时间优化混沌电路
  •     4.3.1 Boost变换器正斜坡扰动的优化分析
  •     4.3.2 理论分析
  •     4.3.3 优化的斜坡扰动信号电路状态及应用
  •   4.4 本章小结
  • 第五章 PFC Boost变换器的快标分岔分析及混沌控制
  •   5.1 引言
  •   5.2 峰值电流控制PFC Boost变换器
  •     5.2.1 电路基本工作原理
  •     5.2.2 快标分岔现象及混沌分析
  •   5.3 PFC Boost变换器中的斜坡补偿设计以及混沌控制
  •     5.3.1 斜坡补偿设计思路
  •     5.3.2 斜坡补偿抑制快标分岔现象
  •     5.3.3 斜坡补偿对功率因数的影响
  •   5.4 PFC Boost变换器的正弦波补偿设计分析
  •     5.4.1 正弦波补偿设计思路
  •     5.4.2 正弦波补偿对PFC Boost变换器的影响
  •   5.5 本章小结
  • 第六章 结论与展望
  • 参考文献
  • 致谢
  • 硕士研究生阶段已发表的论文

    • 文章来源

    类型: 硕士论文

    作者: 凌倩倩

    导师: 周宇飞

    关键词: 混沌控制,混沌反控制,快标分岔,信号补偿,变换器,功率谱,功率因数

    来源: 安徽大学

    年度: 2019

    分类: 基础科学,工程科技Ⅱ辑

    专业: 物理学,电力工业

    单位: 安徽大学

    分类号: TM46;O415.5

    总页数: 62

    文件大小: 3734K

    下载量: 103

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