多模块并联PFC Boost变换器的动力学分岔及其控制研究

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随着科学的快速发展,非线性动力学研究应用到各种领域,为复杂系统、密码学、信号处理、多媒体、通信系统、生物学、经济系统等领域的研究提供了全新的手段与方法,传统的线性方法很难精确的把握和理解当前所认知的领域,尤其是有关演化动力学的问题。混沌电路是混沌在信息科学中得以广泛应用的核心。为了满足各种应用需要的混沌信号,因此我们对其进行混沌信号频谱的设计,混沌信号特性优化,通过理论分析,数值仿真以及电路实现验证所需的混沌信号。因此研究开关变换器中的非线性动力学行为,控制开关变换器中的混沌现象,对开关变换器的稳定运行有着重大意义。本文以电力电子中变换器拓扑结构为研究对象,对其建立数学模型,通过数学模型搭建simulink仿真模型,同时利用multisim仿真软件搭建仿真电路,通过multisim仿真验证数学模型的准确性,进而可以方便的研究多模块并联变换器拓扑的动力学行为。本文以单模块变换器拓扑和多模块变换器拓扑为研究对象,分别对它们的动力学行为展开研究,具体工作如下:(1)在离散时间系统和连续时间系统中,存在着丰富的动力学现象,本文研究了一维离散系统和二维离散系统的动力学行为和稳定性分析。连续时间系统分为自治系统和非自治系统。在一维离散时间系统的基础上,搭建了连续时间系统的simulink仿真平台,并对其参数变化下的非线性动力学进行了研究。(2)电力电子中存在着三种最基本的拓扑结构,分别是Boost变换器、Buck变换器、Buck-Boost变换器。这三种变换器可以通过不同的控制模式进行控制,比较常用的控制模式有双环控制和单环控制(比如:电压环控制,电流环控制)。以Buck-Boost变换器为研究对象,对其建立数学仿真模型,搭建simulink仿真平台,改变不同的参数,研究变换器的非线性动力学行为。同时建立了离散映射,为分析变换器的稳定运行提供了保障。(3)多模块并联PFC Boost变换器相比单模块PFC Boost变换器有着更复杂的电路模型,因此对多模块并联PFC Boost变换器建立数学模型,所建立的数学模型不仅适应同步切换模式也适应异步切换模式。在同步切换模式下,系统呈现无交错状态,多个并联模块PFC Boost变换器可以等效为单模块变换器系统,从而可以用单模块变换器的理论进行分析多模块变换器系统。异步切换模式下,系统呈现交错状态,并联多模块PFC Boost变换器同样有着快标不稳定现象,对其进行斜坡补偿设计,可以消除快标不稳定现象,改变并联PFC Boost变换器的相位差,即系统处于交错控制状态,随着相位差值的增加,研究发现系统所需要的的补偿幅值在不断减小,补偿幅值的减小能够维持较高的功率因数,在不同切换模式下对多模块并联变换器的快标稳定范围进行了研究分析。结果表明异步切换模式下相比同步切换模式下系统可以获得更宽的稳定区间,同时可以获得更高的功率因数。
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