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DC-DC开关变换器具有工作效率高、运行频率高、功率因数高、功率密度高、性能可靠等特点,因而被广泛应用于通信系统、军事设备、仪器仪表、计算机、工业自动化设备和家用电气等民用电子产业和军工系统中。在过去的三十年里,实际应用的需要大大推动了开关功率变换器的发展,其中普遍存在的非线性现象也逐渐成为国际上电力电子技术领域科研工作者们关注的热点问题。DC-DC开关变换器是一个强非线性时变系统,其中有着分岔、混沌等丰富的非线性动力学行为,由于混沌动态是一种不稳定、不可靠的振动,其不确定性将导致系统长期运行状态的无法观测,以至于影响变换器的控制性能,所以研究开关功率变换器中混沌产生的方式及其控制方法,可以帮助我们在设计中避开这种现象,使开关功率变换器工作于稳定的周期。
本文主要对峰值电流模式SEPIC变换器中的非线性现象及其控制进行了研究。具体工作包括:
(1)分析了课题研究的背景和意义,总结了国内外对开关变换器中混沌现象研究的历史和现状。
(2)介绍了分岔与混沌的基本概念,总结了混沌研究的常用数值方法。
(3)分析了DC-DC开关变换器中几种常见的拓扑结构,以及DC-DC变换器的建模和分析方法。
(4)研究了峰值电流模式SEPIC变换器中的分岔与混沌现象。基于变换器的Simulink模型,通过仿真揭示了变换器的动力学行为及其演化过程;基于离散映射模型,对变换器的稳定性进行了理论分析,并探讨了电路参数对稳定性的影响。
(5)研究了峰值电流模式SEPIC变换器中的混沌控制。分别采用延迟反馈控制法、参数共振微扰法,实现了SEPIC变换器中的混沌控制。