电流反馈型Buck变换器二维分段光滑系统边界碰撞和分岔研究

谢帆; 杨汝; 张波

doi:10.7498/aps.59.8393

摘要

最近几年,边界碰撞分岔已经引起了越来越多的关注.以不连续导通模式下的电流反馈型Buck变换器为例,推导出两个边界三段形式的分段光滑系统的离散映射模型.数值仿真得到以参考电流为分岔参数的分岔图,然后具体分析定点的稳定存在域、分叉图中各段的映射构成和边界碰撞点处工作模式的转换.最后软件仿真和实验验证了二维分段光滑系统边界碰撞和分岔行为的正确性.

关键词:

Border collision bifurcations have received much attention in recent years. A class of piecewise smooth maps with two border and three zones is derived to describe the dynamics of a current-programmed Buck converter operating in a discontinuous mode. The numerical simulation is carried out and the bifurcation diagrams with the reference current as a parameter are obtained. Then, a concrete analysis of the stable existence condition of the fixed point is made, and the structure of bifurcation diagrams and a change in operation mode of the converter at the border collision point are studied. Finally, simulation and experimental results show that the theoretical analysis is correct.

Keywords:

作者及机构信息

(1)广州大学物理与电子工程学院,广州 510006; (2)华南理工大学电力学院,广州 510640

基金项目: 国家自然科学基金重点项目(批准号:50937001)和国家自然科学基金(批准号:50877028,50777009)资助的课题.

Authors and contacts

(1)College of Electric Power, South China University of Technology, Guangzhou 510640, China; (2)School of Physics and Electronic Engineering, Guangzhou University, Guangzhou 510006, China

参考文献

[1]	Hamill D C, Jefferies D J 1988 IEEE Trans. Circ. Syst. 35 1059
[2]	Deane J, Hamill D C 1990 IEEE Trans. Power Electron. 5 260
[3]	Luo X S, Wang B H, Chen G R, Quan H J, Fang J Q, Zou Y L, Jiang P Q 2003 Acta Phys. Sin. 52 12 (in Chinese)[罗晓曙、汪秉宏、陈关荣、全宏俊、方锦清、邹艳丽、蒋品群 2003 52 12]
[4]	Zhang B, Qu Y 2003 Proc. Chin. Soc. Electr. Eng. 23 99 (in Chinese) [张波、曲颖 2003 中国电机工程学报 23 99]
[5]	Wang X M, Zhang B, Qiu D Y 2008 Acta Phys. Sin. 57 2728 (in Chinese)[王学梅、张波、丘东元 2008 57 2728]
[6]	Yang R, Zhang B, Chu L L 2008 Acta Phys. Sin. 57 2770 ( in Chinese) [杨汝、张波、褚利丽 2008 57 2770]
[7]	Nusse H E, Ott E, Yorke J A 1994 Phys. Rev. E 49 1073
[8]	Yang T, Jin Y H, Cheng S D 2009 Acta Phys. Sin. 58 5224 (in Chinese)[杨谈、金跃辉、程时端 2009 58 5224]
[9]	Banerjee S, Grebogi C 1999 Phys. Rev. E 59 4052
[10]	Roy I, Roy A R 2008 Int. J. Bifur. Chaos 18 577
[11]	Banerjee S, Grebogi C, Ranjian P 2000 IEEE Trans. Circ. Syst. Ⅰ 47 633
[12]	Banerjee S, Karthik M S, Yuan G, Yorke J A 2000 IEEE Trans. Circ. Syst. Ⅰ 47 389
[13]	Wang X M, Zhang B 2009 Proc. Chin. Soc. Electr. Eng. 29 22 (in Chinese) [王学梅、张波 2009 中国电机工程学报 29 22]
[14]	Robert B, Robert C 2002 Int. J. Contr. 75 1356
[15]	Maity S, Tripathy D, Bhattacharya K T, Banerjee S 2007 IEEE Trans. Circ. Syst. Ⅰ 54 1120
[16]	Zhusubaliyev Z T, Soukhoterin E A, Mosekilde E 2003 IEEE Trans. Circ. Syst. Ⅰ 50 1047
[17]	Bao B C, Xu J P, Liu Z 2009 Acta Phys. Sin. 58 2949 (in Chinese) [包伯成、许建平、刘中 2009 58 2949]
[18]	Dai D, Ma X K, Li X F 2003 Acta Phys. Sin. 52 2729 ( in Chinese) [戴栋、马西奎、李小峰 2003 52 2729]
[19]	Li M, Ma X K, Dai D, Zhang H 2005 Acta Phys. Sin. 54 1084 ( in Chinese) [李明、马西奎、戴栋、张浩 2005 54 1084]
[20]	Liu B Z, Peng J H 2004 Nonlinear Dynamics (Beijing:Higher Education Press) p268 (in Chinese) [刘秉正、彭建华 2004 非线性动力学 (北京:高等教育出版社) 第268页]

施引文献

[1]	Hamill D C, Jefferies D J 1988 IEEE Trans. Circ. Syst. 35 1059
[2]	Deane J, Hamill D C 1990 IEEE Trans. Power Electron. 5 260
[3]	Luo X S, Wang B H, Chen G R, Quan H J, Fang J Q, Zou Y L, Jiang P Q 2003 Acta Phys. Sin. 52 12 (in Chinese)[罗晓曙、汪秉宏、陈关荣、全宏俊、方锦清、邹艳丽、蒋品群 2003 52 12]
[4]	Zhang B, Qu Y 2003 Proc. Chin. Soc. Electr. Eng. 23 99 (in Chinese) [张波、曲颖 2003 中国电机工程学报 23 99]
[5]	Wang X M, Zhang B, Qiu D Y 2008 Acta Phys. Sin. 57 2728 (in Chinese)[王学梅、张波、丘东元 2008 57 2728]
[6]	Yang R, Zhang B, Chu L L 2008 Acta Phys. Sin. 57 2770 ( in Chinese) [杨汝、张波、褚利丽 2008 57 2770]
[7]	Nusse H E, Ott E, Yorke J A 1994 Phys. Rev. E 49 1073
[8]	Yang T, Jin Y H, Cheng S D 2009 Acta Phys. Sin. 58 5224 (in Chinese)[杨谈、金跃辉、程时端 2009 58 5224]
[9]	Banerjee S, Grebogi C 1999 Phys. Rev. E 59 4052
[10]	Roy I, Roy A R 2008 Int. J. Bifur. Chaos 18 577
[11]	Banerjee S, Grebogi C, Ranjian P 2000 IEEE Trans. Circ. Syst. Ⅰ 47 633
[12]	Banerjee S, Karthik M S, Yuan G, Yorke J A 2000 IEEE Trans. Circ. Syst. Ⅰ 47 389
[13]	Wang X M, Zhang B 2009 Proc. Chin. Soc. Electr. Eng. 29 22 (in Chinese) [王学梅、张波 2009 中国电机工程学报 29 22]
[14]	Robert B, Robert C 2002 Int. J. Contr. 75 1356
[15]	Maity S, Tripathy D, Bhattacharya K T, Banerjee S 2007 IEEE Trans. Circ. Syst. Ⅰ 54 1120
[16]	Zhusubaliyev Z T, Soukhoterin E A, Mosekilde E 2003 IEEE Trans. Circ. Syst. Ⅰ 50 1047
[17]	Bao B C, Xu J P, Liu Z 2009 Acta Phys. Sin. 58 2949 (in Chinese) [包伯成、许建平、刘中 2009 58 2949]
[18]	Dai D, Ma X K, Li X F 2003 Acta Phys. Sin. 52 2729 ( in Chinese) [戴栋、马西奎、李小峰 2003 52 2729]
[19]	Li M, Ma X K, Dai D, Zhang H 2005 Acta Phys. Sin. 54 1084 ( in Chinese) [李明、马西奎、戴栋、张浩 2005 54 1084]
[20]	Liu B Z, Peng J H 2004 Nonlinear Dynamics (Beijing:Higher Education Press) p268 (in Chinese) [刘秉正、彭建华 2004 非线性动力学 (北京:高等教育出版社) 第268页]

[1]	李振华, 周国华, 刘啸天, 冷敏瑞. 电感电流伪连续导电模式下Buck变换器的动力学建模与分析. , 2015, 64(18): 180501. doi: 10.7498/aps.64.180501
[2]	杨祎巍, 刘佳林, 李斌. 基于比例积分控制的电压反馈型Buck变换器分岔. , 2014, 63(4): 040502. doi: 10.7498/aps.63.040502
[3]	贾美美, 张国山, 牛弘. 基于改善关联性Buck变换器的混沌控制. , 2013, 62(13): 130503. doi: 10.7498/aps.62.130503
[4]	刘树林, 崔强, 李勇. Buck变换器的输出短路火花放电能量及输出本质安全判据. , 2013, 62(16): 168401. doi: 10.7498/aps.62.168401
[5]	鲁延玲, 蒋国平, 宋玉蓉. 自适应网络中病毒传播的稳定性和分岔行为研究. , 2013, 62(13): 130202. doi: 10.7498/aps.62.130202
[6]	何圣仲, 周国华, 许建平, 包伯成, 杨平. V2控制Buck变换器等效建模与分岔分析. , 2013, 62(11): 110503. doi: 10.7498/aps.62.110503
[7]	张方樱, 杨汝, 龙晓莉, 谢陈跃, 陈虹. V2控制Buck变换器分岔与混沌行为的机理及镇定. , 2013, 62(21): 218404. doi: 10.7498/aps.62.218404
[8]	秦明, 许建平, 高玉, 王金平. 基于电流基准的开关变换器脉冲序列控制方法. , 2012, 61(3): 030204. doi: 10.7498/aps.61.030204
[9]	胡文, 赵广浩, 张弓, 张景乔, 刘贤龙. 时标正弦动力学方程稳定性与分岔分析. , 2012, 61(17): 170505. doi: 10.7498/aps.61.170505
[10]	沙金, 包伯成, 许建平, 高玉. 脉冲序列控制电流断续模式Buck变换器的动力学建模与边界碰撞分岔. , 2012, 61(12): 120501. doi: 10.7498/aps.61.120501
[11]	王金平, 许建平, 周国华, 米长宝, 秦明. 脉冲序列控制CCM Buck变换器低频波动现象分析. , 2011, 60(4): 048402. doi: 10.7498/aps.60.048402
[12]	王金平, 许建平, 徐杨军. 恒定导通时间控制buck变换器多开关周期振荡现象分析. , 2011, 60(5): 058401. doi: 10.7498/aps.60.058401
[13]	何学军, 张良欣, 任爱娣. 横向补给系统高架索的稳定性与分岔研究. , 2010, 59(5): 3088-3092. doi: 10.7498/aps.59.3088
[14]	程为彬, 郭颖娜, 康思民, 汪跃龙, 霍爱清, 汤楠. Boost变换器中参数斜坡共振控制能力研究. , 2009, 58(7): 4439-4448. doi: 10.7498/aps.58.4439
[15]	秦明, 许建平. 开关变换器多级脉冲序列控制研究. , 2009, 58(11): 7603-7612. doi: 10.7498/aps.58.7603
[16]	王发强, 张浩, 马西奎. 单周控制Buck变换器中的降频现象分析. , 2008, 57(5): 2842-2848. doi: 10.7498/aps.57.2842
[17]	杨汝, 张波. DC-DC buck变换器时间延迟反馈混沌化控制. , 2007, 56(7): 3789-3795. doi: 10.7498/aps.56.3789
[18]	卢伟国, 周雒维, 罗全明. 电压模式BUCK变换器输出延迟反馈混沌控制. , 2007, 56(10): 5648-5654. doi: 10.7498/aps.56.5648
[19]	邹艳丽, 罗晓曙, 方锦清, 汪秉宏. 脉冲电压微分反馈法控制buck功率变换器中的混沌. , 2003, 52(12): 2978-2984. doi: 10.7498/aps.52.2978
[20]	罗晓曙, 汪秉宏, 陈关荣, 全宏俊, 方锦清, 邹艳丽, 蒋品群. DC-DC buck变换器的分岔行为及混沌控制研究. , 2003, 52(1): 12-17. doi: 10.7498/aps.52.12

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