搜索

x

留言板

尊敬的读者、作者、审稿人, 关于本刊的投稿、审稿、编辑和出版的任何问题, 您可以本页添加留言。我们将尽快给您答复。谢谢您的支持!

姓名
邮箱
手机号码
标题
留言内容
验证码

谷值V2控制Boost变换器的精确建模与动力学分析

何圣仲 周国华 许建平 吴松荣 阎铁生 张希

引用本文:
Citation:

谷值V2控制Boost变换器的精确建模与动力学分析

何圣仲, 周国华, 许建平, 吴松荣, 阎铁生, 张希

Precise modeling and dynamic characteristics of valley V2 controlled Boost converter

He Sheng-Zhong, Zhou Guo-Hua, Xu Jian-Ping, Wu Song-Rong, Yan Tie-Sheng, Zhang Xi
PDF
导出引用
  • 建立了谷值V2控制Boost变换器的离散迭代映射模型,在此基础上得到了输入电压、输出电容及其等效串联电阻(equivalent series resistance,ESR)变化时的分岔图,推导了不动点处的雅可比矩阵,利用特征值和最大Lyapunov指数对系统进行了稳定性分析,并验证了分岔图的正确性. 重点研究了输入电压和输出电容及其ESR对谷值V2控制Boost变换器的动力学特性的影响. 研究结果表明,输入电压增大时,变换器从周期1态经历1次倍周期分岔和边界碰撞分岔进入混沌状态;输出电容及其ESR具有相同的分岔路由,随着输出电容及其ESR的逐渐减小,变换器具有从周期1态经历周期2态、周期4态、周期8 态、逐渐演变到混沌态的动力学行为. 最后,用仿真和实验结果验证了本文理论分析的正确性.
    A discrete iterative map model of valley V2 controlled Boost converter is established, based on which the bifurcation diagrams are obtained with the variation of input voltage, output capacitance and its equivalent series resistance (ESR). Jacobi matrix at a fixed point is also derived, and according to it, the converter stability is analyzed using characteristic values and maximum Lyapunov exponent, thus the correctness of bifurcation analysis is validated. The effect of input voltage, output capacitance and its ESR on the dynamic characteristics of valley V2 controlled Boost converter is mainly investigated. It is found that as the input voltage increases continuously, the valley V2 controlled Boost converter changes from continuous conduction mode (CCM) period-1 to CCM period-2 due to period-doubling bifurcation, and comes into CCM chaos due to border collision bifurcation. The converter has the same bifurcation routes at output capacitance and its ESR: with gradual reduction of output capacitance or its ESR, the valley V2 controlled Boost converter behaves the evolutive dynamic behavior from CCM period-1 to CCM period-2, CCM period-4, CCM period-8, and CCM chaos. Finally, the simulation and experimental circuits are set up, and the correctness of theoretical analysis is verified by simulation and experimental results.
    • 基金项目: 国家自然科学基金(批准号:51177140,61371033),高等学校博士学科点专项科研基金(批准号:20130184120011),四川省青年科技基金(批准号:2014JQ0015)和霍英东教育基金会高等院校青年教师基金(批准号:142027)资助的课题.
    • Funds: Project supported by the National Natural Science Foundation of China (Grant Nos. 51177140, 61371033), the Specialized Research Fund for the Doctoral Program of Higher Education, China (Grant No. 20130184120011), the Sichuan Provincial Youth Science and Technology Fund, China (Grant No. 2014JQ0015), and the Fok Ying-Tong Education Foundation for Young Teachers in the Higher Education Institutions of China (Grant No. 142027).
    [1]

    Goder D, Pelletier W R 1996 Proceeding of HFPC'1996 p19

    [2]
    [3]

    Li J, Lee F C 2009 IEEE Tran. Circuits and Systems, Part I, 57 2552

    [4]
    [5]

    Wang F Y, Xu J P, Xu J F 2005 Proc. CSEE 25 67 (in Chinese)[王凤岩, 许建平, 许峻峰 2005 中国电机工程学报 25 67]

    [6]
    [7]

    He S Z, Zhou G H, Xu J P, Bao B C, Yang P 2013 Acta Phys. Sin. 62 110503 (in Chinese)[何圣仲, 周国华, 许建平, 包伯成, 杨平 2013 62 110503]

    [8]
    [9]

    Zhou G H, Xu J P, Sha J, Jin Y Y 2011 IEEE ECCE Asia p2788

    [10]
    [11]

    Zhou G H, Xu J P, Wang J P 2014 IEEE Transactions on Industrial Electronics 61 1280

    [12]

    Wang F Y 2005 Ph.D. Dissertation (Southwest Jiaotong University) (in Chinese)[王凤岩2005 博士学位论文(西南交通大学)]

    [13]
    [14]

    Zhou Y F, Chen J N, Tse C K, Ke D M, Shi L X, Sun W F 2004 Acta Phys. Sin. 53 3676 (in Chinese)[周宇飞, 陈军宁, 谢智刚, 柯导明, 时龙兴, 孙伟峰 2004 53 3676]

    [15]
    [16]
    [17]

    Zhou G H, Xu J P, Bao B C, Zhang F, Liu X S 2010 Chin. Phys. Lett. 27 090504

    [18]
    [19]

    Wang F Q, Ma X K, Yan Y 2011 Acta Phys. Sin. 60 060510 (in Chinese)[王发强, 马西奎, 闫晔 2011 60 060510]

    [20]

    Zhou G H, Xu J P, Bao B C, Jin Y Y 2010 Chin. Phys. B 19 060508

    [21]
    [22]
    [23]

    Lu W G, Zhou L W, Luo Q M, Du X 2007 Acta Phys. Sin. 56 6275 (in Chinese)[卢伟国, 周雒维, 罗全明, 杜雄 2007 56 6275]

    [24]
    [25]

    Wang F Q, Zhang H, Ma X K 2012 Chin. Phys. B 21 020505

    [26]
    [27]

    Bao B C 2013 An Introduction to Chaotic Circuits (Science Press) p164 (in Chinese)[包伯成 2013 混沌电路导论 (科学出版社)第164页]

    [28]

    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]

    [29]
    [30]
    [31]

    Wang F Q, Zhang H, Ma X K 2008 Acta Phys. Sin. 57 2842 (in Chinese)[王发强, 张浩, 马西奎 2008 57 2842]

    [32]
    [33]

    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]

    [34]

    Yang P, Bao B C, Sha J, Xu J P 2013 Acta Phys. Sin. 62 010504 (in Chinese)[杨平, 包伯成, 沙金, 许建平 2013 62 010504]

    [35]
    [36]

    Zhang B, Li P, Qi Q 2002 Proc. CSEE 22 81 (in Chinese)[张波, 李萍, 齐群 2002 中国电机工程学报 22 81]

    [37]
  • [1]

    Goder D, Pelletier W R 1996 Proceeding of HFPC'1996 p19

    [2]
    [3]

    Li J, Lee F C 2009 IEEE Tran. Circuits and Systems, Part I, 57 2552

    [4]
    [5]

    Wang F Y, Xu J P, Xu J F 2005 Proc. CSEE 25 67 (in Chinese)[王凤岩, 许建平, 许峻峰 2005 中国电机工程学报 25 67]

    [6]
    [7]

    He S Z, Zhou G H, Xu J P, Bao B C, Yang P 2013 Acta Phys. Sin. 62 110503 (in Chinese)[何圣仲, 周国华, 许建平, 包伯成, 杨平 2013 62 110503]

    [8]
    [9]

    Zhou G H, Xu J P, Sha J, Jin Y Y 2011 IEEE ECCE Asia p2788

    [10]
    [11]

    Zhou G H, Xu J P, Wang J P 2014 IEEE Transactions on Industrial Electronics 61 1280

    [12]

    Wang F Y 2005 Ph.D. Dissertation (Southwest Jiaotong University) (in Chinese)[王凤岩2005 博士学位论文(西南交通大学)]

    [13]
    [14]

    Zhou Y F, Chen J N, Tse C K, Ke D M, Shi L X, Sun W F 2004 Acta Phys. Sin. 53 3676 (in Chinese)[周宇飞, 陈军宁, 谢智刚, 柯导明, 时龙兴, 孙伟峰 2004 53 3676]

    [15]
    [16]
    [17]

    Zhou G H, Xu J P, Bao B C, Zhang F, Liu X S 2010 Chin. Phys. Lett. 27 090504

    [18]
    [19]

    Wang F Q, Ma X K, Yan Y 2011 Acta Phys. Sin. 60 060510 (in Chinese)[王发强, 马西奎, 闫晔 2011 60 060510]

    [20]

    Zhou G H, Xu J P, Bao B C, Jin Y Y 2010 Chin. Phys. B 19 060508

    [21]
    [22]
    [23]

    Lu W G, Zhou L W, Luo Q M, Du X 2007 Acta Phys. Sin. 56 6275 (in Chinese)[卢伟国, 周雒维, 罗全明, 杜雄 2007 56 6275]

    [24]
    [25]

    Wang F Q, Zhang H, Ma X K 2012 Chin. Phys. B 21 020505

    [26]
    [27]

    Bao B C 2013 An Introduction to Chaotic Circuits (Science Press) p164 (in Chinese)[包伯成 2013 混沌电路导论 (科学出版社)第164页]

    [28]

    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]

    [29]
    [30]
    [31]

    Wang F Q, Zhang H, Ma X K 2008 Acta Phys. Sin. 57 2842 (in Chinese)[王发强, 张浩, 马西奎 2008 57 2842]

    [32]
    [33]

    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]

    [34]

    Yang P, Bao B C, Sha J, Xu J P 2013 Acta Phys. Sin. 62 010504 (in Chinese)[杨平, 包伯成, 沙金, 许建平 2013 62 010504]

    [35]
    [36]

    Zhang B, Li P, Qi Q 2002 Proc. CSEE 22 81 (in Chinese)[张波, 李萍, 齐群 2002 中国电机工程学报 22 81]

    [37]
  • [1] 樊久扬, 张玉贤, 冯晓丽, 黄志祥. 用于分析单轴/双轴双各向异性媒质电磁特性的快速传输矩阵法.  , 2024, 73(24): . doi: 10.7498/aps.73.20241346
    [2] 焦宝宝. 用重正交化Lanczos法求解大型非正交归一基稀疏矩阵的特征值问题.  , 2016, 65(19): 192101. doi: 10.7498/aps.65.192101
    [3] 张方樱, 胡维, 陈新兵, 陈虹, 唐雄民. 基于状态关联性的Boost变换器混沌与反混沌控制.  , 2015, 64(4): 048401. doi: 10.7498/aps.64.048401
    [4] 谭程, 梁志珊. 电感电流伪连续模式下Boost变换器的分数阶建模与分析.  , 2014, 63(7): 070502. doi: 10.7498/aps.63.070502
    [5] 谭程, 梁志珊, 张举丘. 电感电流伪连续模式下分数阶Boost变换器的非线性控制.  , 2014, 63(20): 200502. doi: 10.7498/aps.63.200502
    [6] 梁义, 王兴元. 基于低阶矩阵最大特征值的复杂网络牵制混沌同步.  , 2012, 61(3): 038901. doi: 10.7498/aps.61.038901
    [7] 季颖, 毕勤胜. 高维广义蔡氏电路中的快慢动力学行为及其分岔分析.  , 2012, 61(1): 010202. doi: 10.7498/aps.61.010202
    [8] 朱廷祥, 吴晔, 肖井华. 一种有效的提高复杂网络同步能力的自适应方法.  , 2012, 61(4): 040502. doi: 10.7498/aps.61.040502
    [9] 谢玲玲, 龚仁喜, 卓浩泽, 马献花. 电压模式控制不连续传导模式boost变换器切分岔研究.  , 2012, 61(5): 058401. doi: 10.7498/aps.61.058401
    [10] 唐春森, 孙跃, 戴欣, 王智慧, 苏玉刚, 呼爱国. 感应电能传输系统多谐振点及其自治振荡稳定性分析.  , 2011, 60(4): 048401. doi: 10.7498/aps.60.048401
    [11] 王发强, 马西奎. 电感电流连续模式下Boost变换器的分数阶建模与仿真分析.  , 2011, 60(7): 070506. doi: 10.7498/aps.60.070506
    [12] 程为彬, 康思民, 汪跃龙, 汤楠, 郭颖娜, 霍爱清. 功率因数校正Boost变换器中快时标不稳定的形成与参数动态共振.  , 2011, 60(2): 020506. doi: 10.7498/aps.60.020506
    [13] 马伟, 王明渝, 聂海龙. 单周期控制Boost变换器Hopf分岔控制及电路实现.  , 2011, 60(10): 100202. doi: 10.7498/aps.60.100202
    [14] 包伯成, 许建平, 刘中. 具有两个边界的Boost变换器分岔行为和斜坡补偿的镇定控制.  , 2009, 58(5): 2949-2956. doi: 10.7498/aps.58.2949
    [15] 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
    [16] 王发强, 张 浩, 马西奎. 单周期控制Boost变换器中的低频波动现象分析.  , 2008, 57(3): 1522-1528. doi: 10.7498/aps.57.1522
    [17] 卢伟国, 周雒维, 罗全明, 杜 雄. BOOST变换器延迟反馈混沌控制及其优化.  , 2007, 56(11): 6275-6281. doi: 10.7498/aps.56.6275
    [18] 周宇飞, 陈军宁, 谢智刚, 柯导明, 时龙兴, 孙伟锋. 参数共振微扰法在Boost变换器混沌控制中的实现及其优化.  , 2004, 53(11): 3676-3683. doi: 10.7498/aps.53.3676
    [19] 王志斌, 胡岗. 二维均匀耦合映象格子中的时空周期图案.  , 2001, 50(9): 1666-1669. doi: 10.7498/aps.50.1666
    [20] 赖建文, 周世平, 李国辉, 徐得名. 非重正交的李雅普诺夫指数谱的计算方法.  , 2000, 49(12): 2328-2332. doi: 10.7498/aps.49.2328
计量
  • 文章访问数:  6419
  • PDF下载量:  697
  • 被引次数: 0
出版历程
  • 收稿日期:  2014-03-27
  • 修回日期:  2014-05-04
  • 刊出日期:  2014-09-05

/

返回文章
返回
Baidu
map