發(fā)布時(shí)間：2017-08-03 22:09

  本文關(guān)鍵詞：基于狀態(tài)空間平均法的Cuk變換器非線性動(dòng)力學(xué)分析

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【摘要】：DC-DC開(kāi)關(guān)變換器是開(kāi)關(guān)電源的核心部分,但由于開(kāi)關(guān)變換器中開(kāi)關(guān)元件的作用,開(kāi)關(guān)變換器在幾種電路拓?fù)渲g切換工作,表現(xiàn)為一類(lèi)強(qiáng)非線性系統(tǒng)。這類(lèi)系統(tǒng)中存在著復(fù)雜的動(dòng)力學(xué)行為,可能會(huì)危及變換器的穩(wěn)定運(yùn)行。而用傳統(tǒng)的分析線性系統(tǒng)的方法來(lái)分析這類(lèi)非線性系統(tǒng),往往會(huì)帶來(lái)很大的偏差,所以采用非線性動(dòng)力學(xué)的理論和方法對(duì)開(kāi)關(guān)功率變換器進(jìn)行研究。這樣做不僅有利于設(shè)計(jì)出更高工作性能的開(kāi)關(guān)變換器,同時(shí),也在一定程度上充實(shí)了非線性科學(xué)的內(nèi)容和方法。近年來(lái),有越來(lái)越多的研究者開(kāi)始從事開(kāi)關(guān)變換器中非線性行為的研究工作,然而大家的研究對(duì)象主要還是PWM控制的非自治開(kāi)關(guān)變換器,很少研究自治的開(kāi)關(guān)變換器。當(dāng)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(gè)自治的四階開(kāi)關(guān)功率變換器,其中存在著復(fù)雜的動(dòng)力學(xué)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(dòng)力學(xué)的理論方法,對(duì)其建立狀態(tài)空間平均模型,以狀態(tài)空間平均模型為基礎(chǔ),計(jì)算出變換器的平衡點(diǎn)并對(duì)平衡點(diǎn)的穩(wěn)定性進(jìn)行了分析,考察了其中的非線性動(dòng)力學(xué)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(nèi)容包括：(1)闡述了研究開(kāi)關(guān)變換器中非線性現(xiàn)象的目的和意義,回顧了國(guó)內(nèi)外研究非線性現(xiàn)象的歷史,重點(diǎn)介紹了開(kāi)關(guān)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?jī)?nèi)容和方向。(2)概述了非線性動(dòng)力學(xué)的基礎(chǔ)知識(shí),主要是非線性動(dòng)力系統(tǒng)和其中定性行為,還有分岔、穩(wěn)定性、混沌等理論知識(shí)。對(duì)常用的非線性動(dòng)力學(xué)分析方法進(jìn)行歸納,并以非線性動(dòng)力系統(tǒng)——蟲(chóng)口映射為研究對(duì)象,用非線性動(dòng)力學(xué)的數(shù)值分析方法考察了其中的非線性行為,并對(duì)這幾種數(shù)值方法進(jìn)行了對(duì)比分析。(3)對(duì)狀態(tài)空間平均法進(jìn)行了介紹,主要介紹了狀態(tài)空間平均法的原理和推導(dǎo)變換器的狀態(tài)空間平均方程的一般過(guò)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(xué)模型,根據(jù)此模型,求出了變換器的靜態(tài)工作點(diǎn)和交流小信號(hào)模型,根據(jù)小信號(hào)模型并推導(dǎo)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(chǔ),利用李雅普諾夫穩(wěn)定性定理,求出了變換器的平衡點(diǎn)和特征值,驗(yàn)證了當(dāng)參考電流由小逐漸增大時(shí),變換器的一對(duì)共軛復(fù)特征值的實(shí)部在復(fù)平面上從負(fù)半軸穿過(guò)虛軸,經(jīng)歷了超臨界霍普分岔過(guò)程。然后又考察了電路中的不同參數(shù)對(duì)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(jīng)歷霍普分岔后的動(dòng)態(tài)特性。
【關(guān)鍵詞】：非線性動(dòng)力學(xué) 分岔 穩(wěn)定性 狀態(tài)空間平均 Cuk變換器
【學(xué)位授予單位】：安徽大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類(lèi)號(hào)】：TM46
【目錄】：

• 摘要3-5
• Abstract5-9
• 第一章 緒論9-15
• 1.1 引言9
• 1.2 研究的目的和意義9-11
• 1.3 國(guó)內(nèi)外發(fā)展和研究現(xiàn)狀11-13
• 1.4 論文的主要內(nèi)容與章節(jié)安排13-15
• 第二章 非線性動(dòng)力學(xué)基礎(chǔ)15-36
• 2.1 引言15
• 2.2 動(dòng)力系統(tǒng)15-17
• 2.3 動(dòng)力系統(tǒng)中的定性行為17-18
• 2.4 分岔理論18-24
• 2.4.1 鞍結(jié)分岔(Saddle-node Bifurcation)19-20
• 2.4.2 跨臨界分岔(Transcritical Bifurcation)20-21
• 2.4.3 叉形分岔(Pitchfork Bifurcation)21
• 2.4.4 倍周期分岔(Period-doubling Bifurcation)21-22
• 2.4.5 霍普分岔(Hopf Bifurcation)22-24
• 2.5 李雅普諾夫穩(wěn)定性24-26
• 2.6 混沌26-29
• 2.6.1 引言26-27
• 2.6.2 混沌的特征27-28
• 2.6.3 通往混沌的道路28-29
• 2.7 非線性動(dòng)力學(xué)研究方法29-35
• 2.7.1 概述29-30
• 2.7.2 非線性動(dòng)力學(xué)數(shù)值研究方法與應(yīng)用30-35
• 2.8 本章小結(jié)35-36
• 第三章 狀態(tài)空間平均法36-45
• 3.1 引言36
• 3.2 狀態(tài)空間平均36-37
• 3.3 狀態(tài)空間平均法的應(yīng)用37-43
• 3.3.1 獲得狀態(tài)空間平均方程37-40
• 3.3.2 變換器的平衡點(diǎn)計(jì)算40-43
• 3.4 本章小結(jié)43-45
• 第四章 滯環(huán)電流模式控制Cuk變換器的非線性動(dòng)力學(xué)行為45-62
• 4.1 引言45
• 4.2 滯環(huán)電流模式控制Cuk變換器的建模與穩(wěn)定性分析45-52
• 4.2.1 滯環(huán)電流模式控制Cuk變換器的工作原理45-49
• 4.2.2 Cuk變換器的狀態(tài)空間平均模型49-52
• 4.3 計(jì)算平衡點(diǎn)52-53
• 4.4 平衡點(diǎn)的穩(wěn)定性分析和霍普分岔53-57
• 4.5 電路各參數(shù)對(duì)平衡點(diǎn)穩(wěn)定性的影響57-58
• 4.6 Cuk變換器動(dòng)力學(xué)特性分析58-61
• 4.7 本章小結(jié)61-62
• 第五章 總結(jié)與展望62-64
• 5.1 論文主要完成工作62
• 5.2 后續(xù)工作展望62-64
• 參考文獻(xiàn)64-68
• 致謝68

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本文編號(hào)：616545