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电路参数宽范围变化时电流控制开关变换器的动力学研究
  • ISSN号:1000-3290
  • 期刊名称:Acta Physica Sinica
  • 时间:2012.9
  • 页码:92-105
  • 分类:O322[理学—一般力学与力学基础;理学—力学]
  • 作者机构:[1]常州大学信息科学与工程学院,常州213164, [2]西南交通大学电气工程学院,成都610031
  • 相关基金:国家自然科学基金(批准号:51177140)、江苏省常州市自然科学基金(批准号:CJ20120004)和浙江省教育厅科研项目(批准号:Y201225848)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:

以电流控制Buck—Boost变换器为例,通过对输入电压和负载电阻等电路参数宽范围变化时开关变换器的开关状态的完整描述,导出了电流控制开关变换器的两个电感电流边界,建立了它的精确离散时间模型,并利用分段线性模型验证了离散时间模型的正确性.基于离散时间模型,揭示了开关变换器存在周期分岔、边界碰撞分岔、鲁棒混沌和阵发混沌等复杂动力学行为;通过推演Jacobi矩阵,给出了电路参数变化时最大Lyapunov指数和特征值的运动轨迹;并采用参数空间映射图,由电路参数域对开关变换器的工作状态域进行了估计.最后进行了电路实验制作,实验观察结果与理论分析结果~致.本文系统研究了开关变换器的动力学理论,其分析方法和研究结果对开关变换器的设计及控制都具有重要的指导意义.

英文摘要:

With current-controlled buck-boost converter used as an example, through a detailed description of the switch state of the switch- ing converter under wide circuit parameter variation, such as input voltage and load resistance variation, two inductor current borders in the current controlled switching converter are derived and an accurate discrete-time model is established. The validation of the discrete-time model is verified by a piecewise-linear model. Based on the discrete-time model, the complex dynamical behaviors ex- isting in switching converter, such as period-double bifurcation, border-collision bifurcation, robust chaos and intermittent chaos, etc., are revealed. By formulating the Jacobian, the maximum Lyapunov exponent and the movement trajectories of eigvalues with the vari- ations of circuit parameters are obtained. By utilizing the parameter-space maps, the operation-state regions corresponding to circuit parameter regions are estimated. Finally, an experimental setup is implemented, the corresponding observation results are consistent with those of theory analyses. In this paper the dynamics theory in switching converters is investigated systematically; the analysis methods and research results are helpful for designing and controlling switching converters.

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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)
  • 被引量:49876