本文選題：開(kāi)關(guān)電感Boost變換器 + 非線性行為　； 參考：《哈爾濱工業(yè)大學(xué)》2014年碩士論文

【摘要】：隨著光伏發(fā)電系統(tǒng)以及燃料電池等綠色能源的不斷應(yīng)用和發(fā)展，高增益DC-DC變換器逐漸成為國(guó)內(nèi)外學(xué)者的研究熱點(diǎn)，由此提出的開(kāi)關(guān)電感Boost變換器在保證高電壓傳輸比的同時(shí)，還能夠減少開(kāi)關(guān)器件的電流應(yīng)力和電壓應(yīng)力、降低電路損耗、提高系統(tǒng)效率，是具有廣闊應(yīng)用前景的新型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。然而，由于開(kāi)關(guān)器件的存在，變換器本身屬于強(qiáng)非線性系統(tǒng)，其運(yùn)行狀態(tài)極易受到電路參數(shù)的影響，由此導(dǎo)致的分岔或混沌現(xiàn)象將嚴(yán)重影響設(shè)備的正常運(yùn)行。因此，利用非線性動(dòng)力學(xué)理論研究此新型變換器中的非線性行為，并采取有效的控制策略抑制其中的混沌現(xiàn)象，將對(duì)提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性具有重要意義。 本文首先以電流模式控制下的開(kāi)關(guān)電感Boost變換器為研究對(duì)象，建立了系統(tǒng)在電流連續(xù)模式下的離散迭代映射模型，采用分岔圖、Lyapunov指數(shù)、龐加萊截面以及Jacobian矩陣特征值等方法確定了系統(tǒng)分岔點(diǎn)的類(lèi)型與穩(wěn)定參數(shù)域，發(fā)現(xiàn)了傳統(tǒng)Boost變換器中所沒(méi)有的特殊的分岔軌線相交現(xiàn)象；并通過(guò)PSIM軟件搭建了系統(tǒng)的仿真模塊，驗(yàn)證了數(shù)值模擬結(jié)果的正確性。 在實(shí)際工程應(yīng)用中，為滿(mǎn)足大容量場(chǎng)合的應(yīng)用條件，常將兩個(gè)或兩個(gè)以上的開(kāi)關(guān)變換器組合在一起，形成并聯(lián)系統(tǒng)，但其非線性行為的研究成果卻鮮有報(bào)道。因此，本文以開(kāi)關(guān)電感Boost變換器所組成的多級(jí)并聯(lián)系統(tǒng)為例，采用數(shù)值模擬和PSIM仿真驗(yàn)證相結(jié)合的方法深入研究了系統(tǒng)的非線性動(dòng)力學(xué)特性，證明了并聯(lián)個(gè)數(shù)越多系統(tǒng)越容易進(jìn)入混沌狀態(tài)的結(jié)論。 為了將處于混沌狀態(tài)的開(kāi)關(guān)電感Boost變換器控制到周期軌道，本文采用參數(shù)共振微擾法和斜坡補(bǔ)償法分別對(duì)電流模式控制下的開(kāi)關(guān)電感Boost變換器進(jìn)行控制；通過(guò)理論推導(dǎo)和數(shù)值模擬對(duì)兩種控制方法的原理進(jìn)行了分析，并在PSIM軟件中搭建了仿真模型，，由仿真結(jié)果證實(shí)了控制方法的有效性。 最后，搭建了實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，從實(shí)際的角度驗(yàn)證了開(kāi)關(guān)電感Boost變換器及其多級(jí)并聯(lián)變換器系統(tǒng)中復(fù)雜和多樣的非線性動(dòng)力學(xué)行為，證實(shí)了斜坡補(bǔ)償法可以將處于混沌狀態(tài)的系統(tǒng)控制到不同的周期軌道。 本文的研究結(jié)果對(duì)開(kāi)關(guān)電感Boost變換器及其多級(jí)并聯(lián)變換器系統(tǒng)的參數(shù)優(yōu)化和穩(wěn)定性分析具有重要的指導(dǎo)意義。
[Abstract]:With the continuous application and development of green energy, such as photovoltaic power generation system and fuel cell, high gain DC-DC converter has gradually become the research hotspot of scholars at home and abroad. As a result, the switched inductor Boost converter can reduce the current stress and voltage stress of the switch device and reduce the circuit loss while guaranteeing the high voltage transmission ratio. However, because of the existence of the switch devices, the converter itself belongs to the strong nonlinear system, and its operating state is easily affected by the circuit parameters. The resulting bifurcation or chaos will seriously affect the normal operation of the equipment. Therefore, the use of nonlinear dynamic power is used. It is of great significance to improve the stability of the system to study the nonlinear behavior in this new type of converter and to take effective control strategies to suppress the chaotic phenomena.
In this paper, based on the switched inductor Boost converter controlled by current mode, the discrete iterative mapping model of the system is established under the continuous current mode. The bifurcation diagram, the Lyapunov exponent, the Poincare section and the eigenvalue of the Jacobian matrix are used to determine the type of the bifurcation point and the stable parameter domain. The special bifurcated rail line intersecting phenomenon is not found in the Boost converter, and the simulation module of the system is set up through the PSIM software to verify the correctness of the numerical simulation results.
In practical engineering applications, in order to meet the application conditions of large capacity applications, two or more than two switching converters are often combined together to form a parallel system, but the research results of its nonlinear behavior are rarely reported. Therefore, the multistage parallel system formed by the switched inductor Boost converter is taken as an example, and the numerical simulation and PS are used in this paper. The nonlinear dynamic characteristics of the system are studied by the combined method of IM simulation and verification, and the conclusion that the system is more easy to enter the chaotic state is proved by the number of parallel numbers.
In order to control the switched inductor Boost converter in the chaotic state to the periodic orbit, this paper uses the parametric resonance perturbation method and the slope compensation method to control the switched inductor Boost converter under the current mode control respectively. The principle of the two control methods is analyzed by theoretical deduction and numerical simulation, and the PSIM software is also used in the analysis. The simulation model is built and the effectiveness of the control method is verified by simulation results.
Finally, an experimental platform is built to verify the complex and diverse nonlinear dynamic behavior of the switched inductor Boost converter and its multistage parallel converter system from a practical point of view. It is proved that the slope compensation method can control the system in a chaotic state to the different periodic tracks.
The research results in this paper have important guiding significance for parameter optimization and stability analysis of switched inductor Boost converter and its multistage parallel converter system.

【學(xué)位授予單位】：哈爾濱工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2014
【分類(lèi)號(hào)】：TM46

【共引文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：1792123