【摘要】：DC-DC變換器是構(gòu)建各種類型電力電子設(shè)備的基本電路單元,其運(yùn)行的穩(wěn)定性和可靠性對(duì)分析電力電子變換器工作性能具有重要借鑒意義。DC-DC變換器也是一個(gè)典型的開關(guān)非線性系統(tǒng),是一個(gè)包含離散和連續(xù)工作狀態(tài)的混合系統(tǒng)。在DC-DC變換器中存在著各種形式的非線性行為,如倍周期分岔、邊界碰撞分岔、共存吸引子和混沌等。分岔和混沌等行為會(huì)導(dǎo)致變換器電壓或電流變化,發(fā)生振蕩,變換器的性能改變,影響系統(tǒng)的正常工作。體現(xiàn)在變換器的電壓和電流的紋波、諧波發(fā)生變化。系統(tǒng)承受了較大的電壓和電流的應(yīng)力,開關(guān)的損耗上升,變換器的效率下降,系統(tǒng)的可靠性下降,還會(huì)導(dǎo)致變換器的電磁干擾增大。在開關(guān)變換器的發(fā)展過程中,上述的影響一直存在。在非線性科學(xué)理論未應(yīng)用于開關(guān)變換器的非線性行為研究之前,變換器中出現(xiàn)的分岔和混沌均被歸結(jié)為外界干擾或設(shè)計(jì)在應(yīng)用中的誤差,通常直接忽略或者采取在變換器中增加濾波器等其它方法來改變變換器結(jié)構(gòu)。這樣的做法增大了變換器的體積,增加了器件的成本,落實(shí)到實(shí)際,效果卻非常有限。近年來國(guó)內(nèi)外的學(xué)者在變換器中存在的非線性現(xiàn)象的發(fā)現(xiàn)、系統(tǒng)的建模、利用相關(guān)軟件仿真的方法、通過非線性理論進(jìn)行分析和非線性行為的控制與反控制以及非線性行為的工程應(yīng)用等一系列的問題展開了研究。對(duì)變換器的非線性行為的研究已經(jīng)成為國(guó)內(nèi)外的一個(gè)研究熱點(diǎn),并發(fā)展成為電力電子學(xué)和非線性動(dòng)力學(xué)理論的一個(gè)重要的研究方向和分支。然而,目前研究主要集中在單個(gè)DC-DC變換器中的非線性行為的發(fā)現(xiàn)、刻畫、分析和控制,對(duì)于并聯(lián)型結(jié)構(gòu)的DC-DC變換器的研究成果甚少,尤其是并聯(lián)型DC-DC變換器中的非線性行為的分析和控制方面更是處于開始階段。在電力電子電路設(shè)計(jì)中,由于大容量、大負(fù)載和低成本等方面的需要,開關(guān)變換器經(jīng)常需要采用并聯(lián)結(jié)構(gòu)。并聯(lián)型變換器可以提高大功率輸出,尤其適合于分布式模塊化電源系統(tǒng),在各領(lǐng)域具有較廣泛的應(yīng)用。本文以并聯(lián)型DC-DC變換器為研究對(duì)象,采取建�！l(fā)現(xiàn)→分析→控制的思路,利用數(shù)值仿真、實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證和理論分析的方法展開了非線性動(dòng)力學(xué)的研究。主要完成的工作有:(1)建立了并聯(lián)型結(jié)構(gòu)的DC-DC變換器的非線性研究模型。針對(duì)并聯(lián)型結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性以及開關(guān)切換的連續(xù)和離散的混合性,建立了狀態(tài)變量方程和離散迭代映射的模型。模型基于電路結(jié)構(gòu)和工作模式,方程的解能真實(shí)反映并聯(lián)型變換器的物理特性,精確反映變換器的工作狀態(tài),可用于分析并聯(lián)型變換器的分岔、混沌等各種動(dòng)力學(xué)行為和并聯(lián)變換器的平衡點(diǎn)以及各周期軌道的穩(wěn)定性等變換器的動(dòng)力學(xué)特征。將狀態(tài)變量方程與離散映射模型結(jié)合,可以全面地分析并聯(lián)型變換器的非線性行為及其特性,之后的仿真和分析結(jié)果也證明了此建模方法的有效性。(2)揭示了并聯(lián)型DC-DC變換器中的非線性行為并對(duì)其分析。以電壓控制的并聯(lián)型Buck變換器和并聯(lián)型Boost變換器為例,通過數(shù)值仿真和實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證的方法,揭示了系統(tǒng)參數(shù)的變化和控制電路鋸齒波的頻率引起的并聯(lián)型變換器中豐富的非線性行為。研究發(fā)現(xiàn)在并聯(lián)型Buck變換器中電壓和電流反饋增益等參數(shù)的變化均會(huì)引發(fā)變換器發(fā)生分岔和混沌,通向混沌的主要途徑是倍周期分岔。在并聯(lián)型Boost變換器中,參數(shù)的變化引發(fā)變換器發(fā)生Hopf分岔后經(jīng)歷極限環(huán)和準(zhǔn)周期后進(jìn)入混沌。此外并聯(lián)變換器中還有吸引子共存現(xiàn)象。在控制電路的鋸齒波頻率不同時(shí)并聯(lián)型變換器均會(huì)發(fā)生間歇現(xiàn)象,出現(xiàn)周期和混沌的規(guī)律性交替。通過時(shí)域圖和相圖等方法揭示了非線性行為的特征。(3)給出了參數(shù)分岔與時(shí)間分岔的映射方法,結(jié)合非線性理論展開了并聯(lián)型DC-DC變換器中的穩(wěn)定性分析。以非線性動(dòng)力學(xué)理論為基礎(chǔ)對(duì)并聯(lián)變換器的穩(wěn)定性展開理論分析,分別從系統(tǒng)本身參數(shù)影響和外界干擾影響兩個(gè)方面,通過并聯(lián)變換器的離散迭代映射構(gòu)建雅可比矩陣,計(jì)算系統(tǒng)的特征值,由特征值的數(shù)值分析和軌跡揭示變換器的狀態(tài)和失穩(wěn)特征。在分析由于干擾信號(hào)對(duì)并聯(lián)變換器穩(wěn)定性的影響時(shí),揭示了耦合干擾信號(hào)也是造成并聯(lián)變換器發(fā)生間歇不穩(wěn)定的原因,并建立了時(shí)間分岔和參數(shù)分岔的映射關(guān)系,通過時(shí)間分岔得到了參數(shù)分岔,減少了運(yùn)算量,對(duì)于并聯(lián)型電路系統(tǒng)的穩(wěn)定性理論分析是一個(gè)非常有效的手段。(4)提出了并聯(lián)型DC-DC變換器中的間歇控制方法。以并聯(lián)型Buck變換器和并聯(lián)Boost變換器為例,采用參數(shù)共振微擾和延時(shí)反饋控制技術(shù),對(duì)并聯(lián)型變換器中的間歇不穩(wěn)定實(shí)施控制,通過對(duì)控制前后功率譜的變化和相圖的對(duì)比,說明控制方法的有效性。本文以并聯(lián)型Buck變換器和并聯(lián)型Boost變換器為例展開了建模方法、非線性行為分析和控制方法等方面的研究,研究中采用的方法和已有的結(jié)論均可推廣至其它種類的并聯(lián)結(jié)構(gòu)的電力電子器件的非線性研究中。
【學(xué)位授予單位】：安徽大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號(hào)】：TM46
【圖文】：

＊Ｒ邋＝邋－＾ 邋＞邋０逡逑ｌ－ｂ逡逑因而隨著控制參量＃的變化，如圖２．３所示，ａ作為橫軸，＆作為縱軸，根據(jù)逡逑它們的取值范圍將整個(gè)平面劃分成了區(qū)域１，區(qū)域２等共６個(gè)區(qū)域。圖２．４給出逡逑了每個(gè)區(qū)域中不同過程的邊界碰撞分岔現(xiàn)象。逡逑ａ造＃逡逑ｂ邋＋１邐、逡逑＾邋／邋｜邐２邋Ｍ邋／逡逑＿＿＿／邋３！邐，ｔ逡逑ｍｍｍｍ．邋ｍｍｍｍ邋——？邋ｍｍｍｍ邋—瞧＂咖＂丨丨丨＿丨＂．＾＿．丨—＞邋ｍ邐－—柋媝十表逡逑６邋Ｉ邋１邐Ｚ邋１邐％逡逑＿＿！＿１—，邋Ｉ邋：邋｜邋｜逡逑＾＞４／邐１邋丨邐２邐，逡逑／ｆ＼４邋Ｉ邋３逡逑，！邋Ｖ邋�。劐义希姡慑澹颠姡保澹掊澹撸徨义希姡姡殄义蠄D２．３邋ａ和ｂ的參數(shù)域逡逑Ｆｉｇ．２．３邋Ｐａｒａｍｅｔｒｉｃ邋ｒｅｇｉｏｎ邋ｏｆ邋ａ邋ａｎｄ邋ｂ逡逑２４逡逑

本質(zhì)》中正式提出。逡逑１９７５年，美國(guó)生態(tài)學(xué)家Ｒ．Ｍａｙ在《Ｎａｔｕｒｅ》上發(fā)表論文，闡述了如（２－１６）逡逑所示的蟲口模型中的分岔和混沌等動(dòng)力學(xué)行為，如圖２．６所示。逡逑ｘ？＾＝；ｌ－ｘｎｉｌ－ｘｎ）邐（２－１６）逡逑０－９－邐＾１逡逑０８邋■邐／＾Ｓ逡逑０７邐Ｉ！逡逑０邋６邋■邐榞逡逑ｃｏｓ？邐Ｚ邐＼逡逑、邋／逡逑0，？邐／邐Ｉ｜逡逑0－邋／邋１逡逑°０邐０５邐１邐１．５邐２邐２５邐３邐３５邐４逡逑Ｘ逡逑圖２．邋６蟲口模型分叉圖逡逑Ｆｉｇ．２．６邋Ｂｉｆｕｒｃａｔｉｏｎ邋ｄｉａｇｒａｍ邋ｏｆ邋ｉｎｓｅｃｔ邋ｍｏｕｔｈ邋ｍｏｄｅｌ逡逑２７逡逑

【相似文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前10條

1 吳玉田;孫吉利;禹衛(wèi)東;;一種用于星載設(shè)備的并聯(lián)型啟動(dòng)電流抑制電路設(shè)計(jì)[J];航天器工程;2017年03期

2 劉效芳;;300萬伏阻容并聯(lián)型分壓器改造為阻容串聯(lián)型低阻尼電容分壓器[J];變壓器;1988年02期

3 羅勝欽,陸明達(dá);穩(wěn)定的準(zhǔn)級(jí)聯(lián)型和并聯(lián)型自適應(yīng)IIR濾波器[J];電子學(xué)報(bào);1988年06期

4 ;高級(jí)全自動(dòng)澡箱[J];軍民兩用技術(shù)與產(chǎn)品;1989年10期

5 顏曉慶,王兆安;并聯(lián)型電力有源濾波器的仿真研究[J];西安交通大學(xué)學(xué)報(bào);1997年11期

6 鄭寶玉;歐陽(yáng)珉;;并聯(lián)型數(shù)字多相網(wǎng)絡(luò)的設(shè)計(jì)[J];南京郵電學(xué)院學(xué)報(bào);1982年01期

7 顏曉慶,王兆安;并聯(lián)型電力有源濾波器控制方式對(duì)動(dòng)態(tài)特性影響的研究[J];西安交通大學(xué)學(xué)報(bào);1998年06期

8 聶寶棟;黃敏;張勇;;并聯(lián)型水下光纖網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)[J];光通信技術(shù);2013年01期

9 彭思敏;高孝天;蔡旭;曹云峰;;并聯(lián)型蓄電池系統(tǒng)的等效電路建模[J];電力電子技術(shù);2013年01期

10 湯姆·凱利;鄧小莉;;卓越加創(chuàng)新[J];商學(xué)院;2007年06期

相關(guān)會(huì)議論文 前10條

1 譚興國(guó);李慶民;王輝;徐琳;;三相四開關(guān)并聯(lián)型APF參數(shù)優(yōu)化設(shè)計(jì)[A];2011中國(guó)電工技術(shù)學(xué)會(huì)學(xué)術(shù)年會(huì)論文集[C];2011年

2 章穗;蘇威;王東冬;;單相并聯(lián)型APF改進(jìn)雙環(huán)控制技術(shù)仿真研究[A];湖北省機(jī)械工程學(xué)會(huì)機(jī)械設(shè)計(jì)與傳動(dòng)專業(yè)委員會(huì)暨武漢機(jī)械設(shè)計(jì)與傳動(dòng)學(xué)會(huì)2015年第23屆學(xué)術(shù)年會(huì)論文集[C];2015年

3 劉萬輝;程苗苗;馮凱;;并聯(lián)型HALF-MERS的性能分析和參數(shù)設(shè)計(jì)[A];第七屆中國(guó)高校電力電子與電力傳動(dòng)學(xué)術(shù)年會(huì)論文集[C];2013年

4 劉國(guó)海;薛文平;;基于改進(jìn)型諧波檢測(cè)方法的并聯(lián)型有源濾波器的閉環(huán)控制[A];2005年全國(guó)自動(dòng)化新技術(shù)學(xué)術(shù)交流會(huì)論文集[C];2005年

5 劉光軍;曾瑛;;變頻器的現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢(shì)[A];湖北省電工技術(shù)學(xué)會(huì)2004年學(xué)術(shù)年會(huì)論文集[C];2004年

6 郭輝;;并聯(lián)型通信電源在通信電源系統(tǒng)中的應(yīng)用[A];電力通信技術(shù)研究及應(yīng)用[C];2019年

7 劉國(guó)海;薛文平;;基于改進(jìn)型諧波檢測(cè)方法的并聯(lián)型有源濾波器的閉環(huán)控制[A];2005全國(guó)自動(dòng)化新技術(shù)學(xué)術(shù)交流會(huì)論文集（二）[C];2005年

8 趙荔;魏應(yīng)冬;姜齊榮;侯靈犀;王玉芝;;基于并聯(lián)型統(tǒng)一電能質(zhì)量控制器的無縫切換技術(shù)研究[A];第九屆電能質(zhì)量研討會(huì)論文集[C];2018年

9 鐘慶;吳捷;;并聯(lián)型有源濾波器中的自抗擾控制器[A];第二十一屆中國(guó)控制會(huì)議論文集[C];2002年

10 王國(guó)鳳;陳東華;謝少軍;;空間矢量控制技術(shù)在并聯(lián)型有源電力濾波器中的應(yīng)用[A];2006中國(guó)電工技術(shù)學(xué)會(huì)電力電子學(xué)會(huì)第十屆學(xué)術(shù)年會(huì)論文摘要集[C];2006年

相關(guān)重要報(bào)紙文章 前8條

1 成都 張成波;淺談并聯(lián)型與串聯(lián)型穩(wěn)壓電源[N];電子報(bào);2004年

2 福建 莊力群;再析串聯(lián)型與并聯(lián)型穩(wěn)壓電路的內(nèi)阻與噪聲[N];電子報(bào);2001年

3 ;隨時(shí)需要 隨時(shí)擴(kuò)展[N];中國(guó)計(jì)算機(jī)報(bào);2004年

4 廣西 張勝才;并聯(lián)型穩(wěn)壓電源的調(diào)試要點(diǎn)[N];電子報(bào);2007年

5 上海羅曼電光源有限公司 龔偉琪邋孫建康 復(fù)旦大學(xué)電光源研究所 諸定昌;道路照明節(jié)電宜采用并聯(lián)型電抗變換鎮(zhèn)流器[N];消費(fèi)日?qǐng)?bào);2008年

6 ;業(yè)務(wù)邊成長(zhǎng)，網(wǎng)絡(luò)邊建設(shè)[N];網(wǎng)絡(luò)世界;2004年

7 本報(bào)記者 文石;科華應(yīng)變[N];計(jì)算機(jī)世界;2003年

8 ;按需求選方案[N];網(wǎng)絡(luò)世界;2005年

相關(guān)博士學(xué)位論文 前10條

1 汪莉麗;并聯(lián)型DC-DC開關(guān)變換器中的非線性行為及其控制研究[D];安徽大學(xué);2019年

2 王輝;用于強(qiáng)非線性負(fù)荷的并聯(lián)型APF電流檢測(cè)與控制技術(shù)研究[D];山東大學(xué);2009年

3 彭勁杰;容錯(cuò)并聯(lián)型有源電力濾波器的研究[D];中南大學(xué);2013年

4 單任仲;并聯(lián)型復(fù)合電能質(zhì)量擾動(dòng)及補(bǔ)償?shù)目刂品椒ㄅc實(shí)現(xiàn)[D];華北電力大學(xué)（北京）;2010年

5 謝川;數(shù)字控制大容量并聯(lián)型APF關(guān)鍵技術(shù)研究[D];浙江大學(xué);2012年

6 劉宏超;三相四開關(guān)并聯(lián)型有源電力濾波器的理論與應(yīng)用研究[D];湖南大學(xué);2009年

7 張樹全;基于分頻控制的并聯(lián)型APF關(guān)鍵技術(shù)研究[D];華中科技大學(xué);2011年

8 舒紅;并聯(lián)型混合動(dòng)力汽車能量管理策略研究[D];重慶大學(xué);2008年

9 盤宏斌;綜合型電能質(zhì)量調(diào)節(jié)裝置的理論與技術(shù)研究[D];湖南大學(xué);2009年

10 程佳;并聯(lián)4TPS-1PS型電動(dòng)穩(wěn)定跟蹤平臺(tái)的特性及控制研究[D];浙江大學(xué);2008年

相關(guān)碩士學(xué)位論文 前10條

1 王偉;并聯(lián)型并網(wǎng)變流器關(guān)鍵技術(shù)研究[D];合肥工業(yè)大學(xué);2019年

2 常靜靜;基于柔性驅(qū)動(dòng)足的并聯(lián)型壓電電機(jī)研究[D];中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué);2019年

3 彭祥宇;基于直流母錢的并聯(lián)型光伏功率優(yōu)化器研究[D];浙江大學(xué);2018年

4 吳飛翔;三相并聯(lián)型混合有源電力濾波器設(shè)計(jì)與研究[D];合肥工業(yè)大學(xué);2018年

5 李洋;并聯(lián)型風(fēng)電變流器環(huán)流抑制技術(shù)的研究[D];曲阜師范大學(xué);2018年

6 王磊;并聯(lián)型工業(yè)機(jī)器人的關(guān)鍵技術(shù)研究[D];長(zhǎng)沙理工大學(xué);2017年

7 楊敬然;農(nóng)網(wǎng)配電臺(tái)區(qū)并聯(lián)型三電平APF的研制[D];東北農(nóng)業(yè)大學(xué);2018年

8 伍開建;高耦合度分裂電抗器建模及其對(duì)并聯(lián)型斷路器影響仿真研究[D];華中科技大學(xué);2017年

9 呂飛;基于容錯(cuò)控制的并聯(lián)型APF研究[D];遼寧工程技術(shù)大學(xué);2016年

10 歐陽(yáng)靜;輸出并聯(lián)型逆變器研究[D];南京航空航天大學(xué);2010年

本文編號(hào)：2718341