DC-DC变换器中非线性现象的研究的发展综述.pdfVIP

第十五届全国电源技术年会论文集 DC—DC变换器中非线性现象研究 的发展综述 陈素芬 张波华南理工大学电力学院(广州510640) 摘要：DE-IX；变换器电路有丰富的非线性特性，它们运行的一大特点是几个电路拓扑之间的循环切换，这就会产生各种 不同的非线性特性。本文回顾了在DE-DC变换器电路观察到的混沌特性和分叉现象，列举了这方面相关的重要文献，着 重说明电路运行的主要特性和建模方法。指出了从非线性动力学的角度去研究分叉与混沌行为是今后DC．1)t2变换器电 路分析方法的一个发展方向。 叙词：D。Dc变换器非线坞混啜电力电子 0引言 深人研究电力电子电路中的非线性现象是非常有必要的。甚至 电力电子学是从工业、商业、民用及航空领域的实际应用中 是刻不容缓的。一方面，非线性现象的研究能够给我们所观察 孕育出来的一门学科。在过去的三十年里，实际应用的迫切需 到的“神秘”的电路行为提供合理的解释；另一方面，如果这种非 要促进了电力电子技术的发展，以DC-lX：变换器为例，作为电力线性的运行机制(混沌运行机制)能被透彻地理解，并发展成为 电子技术的重要内容之一，它已经在许多领域里广泛使用。然 有效的电力电子混沌控制技术，那么将可以利用新的非线性控 制策略来解决许多实际的工程应用问题。 而．尽管电力电子技术已广泛应用，更深人的分析和建模工作直 到今天仍方兴未艾，原因在于非线性现象在电力电子电路中普 遍存在。 70年代后期以来，非线性现象的研究成为科学界的热点问 题，吸引了物理、数学、力学等诸学科科研工作者的注意，混沌理 论得到了迅速发展。到舯年代末，在混沌动力系统的数学基 础、数值实验算法和实验室实验诸方面都取得了进展。随着对 混沌现象研究的深入，90年代以来，工程技术等应用问题中的混 沌也逐步列人研究日程并取得一些进展。例如，在DGIK：变换 器中，电路的非线性特性已经引起了越来越多的关注。 1 I)C．IX2变换器电路中的非线性现象 电力电子电路是一个强非线性时变系统，电力电子工程师 图1 DE．Dc变换器开关管漏极波形 经常会遇到诸如次谐波振荡、周期跳跃、拟周期运动、分叉以及 2 混沌等现象。例如，大多数电源工程师在调试开关变换器时会 况 发现，当电路的一些参数发生变化的时候，如输入电压与反馈增 益．系统的输出会变得杂乱无章。又如，调试Dc—Dc变换器时． 常常会见到开关管的漏极有如图1的波形。对于这些奇异现 中的“有界”、“震颤”及“混沌”等现象。这些早期的研究，虽然没 象，通常认为是线路产生了自激振荡，而忽略了此时电路可能出 有严格的理论分析，但是引起了电力电子学界研究电路中的非 现了混沌现象。一般采取的措施是通过调节电路元件的参数来 线性现象的浓厚兴趣。同年，Hanaill等人发表了关于工作在连续 避免它们的发生。长期以来．这些现象之所以一直保持着某种 运行模式下的Buck变换器中的混沌研究一文，该文通过迭代映 神秘，是因为确定论以及线性论的知识结构指导我们的思路，没 射、数值计算证实了倍周期分叉、次谐波及混沌的发生，并在电 有引起应有的重视。事实上，如果线性化的模型能够保证达到 路的仿真与实验两方面得到了一致的结果。1991年，该研究小 设计要求，那么似乎没有必要来研究诸如混沌及分叉等非线性 组叉发表了关于电流控制下的Boost变换器的迭代映射一文，分 现象。但是，在电力电子技术逐渐走向成熟，各行各业对电力电