DC-DC变换器中混沌及分岔的控制

摘要

在某些电路参数条件下，DC-DC变换器会出现混沌及分岔，此时它们不能正常工作。本文针对三种基本的DC-DC变换器，即Buck变换器、Boost变换器和 Buck-Boost变换器，研究了如何采用改善关联性法、状态反馈法、延迟微分反馈法、立方差形式控制器和自抗扰控制(ADRC)技术，将变换器的混沌及分岔状态控制在周期轨道或常数值的问题。本文的内容主要包括以下三个方面：
　　(1)基于变换器的分段线性模型和离散映射模型，通过研究其分岔图、混沌状态的庞加莱截面、相图、开关逻辑图、电感电流波形和输出电压波形验证了变换器中混沌及分岔的存在性。
　　(2)采用改善关联性法、状态反馈法、延迟微分反馈法和立方差形式控制器当输入电压固定时将变换器的混沌状态控制在各周期轨道。改善关联性法是通过改善变换器中电感电流与输出电压之间的关联性来实现混沌控制的。该方法能够将Buck变换器和Boost变换器的混沌状态控制在周期1、2、4、8轨道，也能够将Buck-Boost变换器的混沌状态控制在周期2、3、4、6、8、9轨道。状态反馈法是通过结合状态反馈和参数扰动的思想构成的。第一种状态反馈法能够将Buck变换器的混沌状态控制在周期1、2、4、8轨道。第二种状态反馈法能够将Boost变换器的混沌状态控制在周期2、8、10、14轨道。这两种状态反馈法的数学表达式不同。延迟微分反馈法是通过结合时间延迟和微分反馈的思想构成的，该方法能够将Boost变换器和Buck-Boost变换器的混沌状态控制在周期1轨道。立方差形式控制器是通过对输出电压与电感电流取立方差构成的，该控制器能够将Buck-Boost变换器的混沌状态控制在周期2、3、4、6、8轨道。
　　这些方法都不需要预先确定系统的目标轨道，不依赖于系统的内部电路参数，只需要通过调整一个外部参数就能够实现变换器的混沌控制。这些方法也可以用于控制其他电力电子电路中的混沌。
　　(3)采用ADRC技术当输入电压固定或变化时将Buck变换器的混沌及分岔状态控制在常数值。ADRC技术通过把输入电压的变化看作“总扰动”来估计并补偿该变化。通过采用 ADRC技术，系统输出能够跟踪设定点且跟踪误差为零。而且施加 ADRC技术后的闭环系统对输入电压的变化具有良好的鲁棒性。上述结果为控制电力电子电路中的混沌及分岔提供了一条新思路。

目录

封面

声明

中文摘要

英文摘要

目录

第1章 绪 论

1.1 引言

1.2 研究现状

1.3 混沌理论的基础知识

1.4 混沌控制方法

1.5 主要贡献

1.6 结构安排

第2章 DC-DC变换器的数学模型及非线性行为

2.1 引言

2.2 Buck变换器的数学模型及非线性行为

2.3 Boost变换器的数学模型及非线性行为

2.4 Buck-Boost变换器的数学模型及非线性行为

2.5 本章小结

第3章 Buck变换器的混沌控制

3.1 引言

3.2 基于改善关联性法Buck变换器的混沌控制

3.3 基于第一种状态反馈法Buck变换器的混沌控制

3.4 基于自抗扰控制技术Buck变换器的混沌控制

3.5 本章小结

第4章 Boost变换器的混沌控制

4.1 引言

4.2 基于改善关联性法Boost变换器的混沌控制

4.3 基于第二种状态反馈法Boost变换器的混沌控制

4.4 基于延迟微分反馈法Boost变换器的混沌控制

4.5 本章小结

第5章 Buck-Boost变换器的混沌控制

5.1 引言

5.2 基于改善关联性法Buck-Boost变换器的混沌控制

5.3 基于延迟微分反馈法Buck-Boost变换器的混沌控制

5.4 基于立方差形式控制器Buck-Boost变换器的混沌控制

5.5 本章小结

第6章 基于自抗扰控制技术Buck变换器的分岔控制

6.1 引言

6.2 仿真验证

6.3 本章小结

第7章 总结

7.1 结论

7.2 工作展望

参考文献

发表论文和科研情况说明

致谢