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脉冲序列控制电流断续模式Buck变换器的动力学建模与边界碰撞分岔
  • ISSN号:1000-3290
  • 期刊名称:Acta Physica Sinica
  • 时间:2012.5
  • 页码:1-13
  • 分类:TP242[自动化与计算机技术—控制科学与工程;自动化与计算机技术—检测技术与自动化装置]
  • 作者机构:[1]西南交通大学电气工程学院,成都610031, [2]常州大学信息科学与工程学院,常州213164
  • 相关基金:国家自然科学基金(批准号:51177140)资助的课题.
  • 相关项目:脉冲序列调制开关功率变换器控制技术研究
中文摘要:

通过建立一个开关周期内输出电容电荷变化量对应的输出电压变化量,建立了工作于电感电流断续模式(discontinuousconductionmode,DCM)的脉冲序列(pulsetrain,VT)控制Buck变换器的近似离散时间模型,研究了负载电阻及输入电压变化时PT控制DCMBuck变换器的边界碰撞分岔行为.通过构造相应的迭代映射曲线,分别分析了不同负载电阻时阿控制DCMBuck变换器的周期1、周期2和周期3运行轨迹的不动点稳定性,揭示了PT控制DCMBuck变换器在不同周期态时的边界碰撞分岔的形成机理.研究结果表明,随参数变化,PT控制DCMBuck变换器始终运行在不同的周期态,各周期态的切换由边界碰撞分岔引起,李雅谱诺夫指数始终小于零.利用PSIM电路仿真软件,给出了不同负载电阻时的时域波形和相轨图.实验结果验证了理论分析和仿真结果的正确性,同时说明了本文动力学建模的可行性.

英文摘要:

According to the charge variation of output capacitor in a switching cycle, the output voltage variation in a switching cycle can be obtained, from which an approximate discrete-time model of pulse train (PT) controlled buck converter operating in discontinuous conduction mode (DCM) is established. Based on the model, the border-collision bifurcations of the PT controlled DCM buck converter with the variations of the load resistance and the input voltage are studied. By constructing the corresponding iterative map curves, the stabilities of the fixed points, formed by the orbits of period-l, period-2, period-3 and so on, are analyzed, and the mechanisms of border-collision bifurcations of the converter under different operation states are revealed. The analysis results indicate that with the variation of parameters, the PT controlled DCM buck converter always operates in different periodic states, in which the change of the operation mode with periodic state is caused by the border-collision bifurcation and the lyapunov exponent is always less than zero. By using PSIM circuit simulation software, the time domain waveforms and phase portraits under different load resistances are obtained. Experimental results are provided to verify the correctnesses of theoretical analyses and circuit simulations and the feasibility of dynamical modelling.

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期刊信息
  • 《物理学报》
  • 北大核心期刊(2011版)
  • 主管单位:中国科学院
  • 主办单位:中国物理学会 中国科学院物理研究所
  • 主编:欧阳钟灿
  • 地址:北京603信箱(中国科学院物理研究所)
  • 邮编:100190
  • 邮箱:apsoffice@iphy.ac.cn
  • 电话:010-82649026
  • 国际标准刊号:ISSN:1000-3290
  • 国内统一刊号:ISSN:11-1958/O4
  • 邮发代号:2-425
  • 获奖情况:
  • 1999年首届国家期刊奖,2000年中科院优秀期刊特等奖,2001年科技期刊最高方阵队双高期刊居中国期刊第12位
  • 国内外数据库收录:
  • 美国化学文摘(网络版),荷兰文摘与引文数据库,美国工程索引,美国科学引文索引(扩展库),英国科学文摘数据库,日本日本科学技术振兴机构数据库,中国中国科技核心期刊,中国北大核心期刊(2004版),中国北大核心期刊(2008版),中国北大核心期刊(2011版),中国北大核心期刊(2014版),中国北大核心期刊(2000版)
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