DC-DC buck變換器的混沌現象分析及其控制

由式(9)可知,當S=1時,開關閉合,則控制加入,而S=0時,則開關斷開,控制不起作用。因此,該反饋控制器可描述為脈沖反饋控制。在此僅以電感電流為控制變量,設計控制器為
當E=38 V,隨控制參數K增加的系統平均能量分岔圖如圖5(a)所示,隨著控制參數K的增加,系統的平均能量減小,且K=6.8時,系統的平均能量突然急劇下降,從而使系統從混沌狀態進入穩定的周期狀態。但在工程上,要求系統穩定于周期1狀態,因此,以1個周期為考察對象,如果在一個周期里,系統可將開關閉合時從電源處吸收的能量,在開關斷開時全部傳遞給負載,即在一個周期內,系統的外在表現為既不吸收能量,也不釋放能量,而只是傳遞能量,則系統穩定工作在周期1狀態。從圖5(b)可看出,20.4

3 電路設計及仿真
為進一步說明控制器設計方法的正確性和有效性,采用Pspice電路仿真軟件進行電路設計和仿真,其電路如圖7所示,圖中U為一控制開關,當U閉合時,則控制加入;U斷開時,則控制器不作用,H為一電流控制電壓源,并與輸入電壓源進行串聯,其控制輸入端與0.001 Ω采樣電阻R6并聯。所以流控電壓源的控制電壓為0.001 iLV,其在流控電壓源的輸入端引起的控制電流為0.001 K1iLA,該流控電壓源輸出電壓為0.00 1K2K1iLV,其中,K1為流控電壓源輸入端增益;K2為流控電壓源輸出端增益;Kc=K2K1為流控增益。因此,Kc=-1 000K/L。根據上述理論分析和數值模擬得到的控制參數K的取值范圍,來選擇流控電壓源的增益,可滿足穩定uuck變換器于周期1狀態。在t=20 ms后,加入控制器,其電感電流和輸出電壓的時域圖如圖8所示,從電路仿真的角度證實了該控制方法的正確性和有效性。


4 結束語
本文從系統能量的角度,分析了電壓反饋型DC—DC buck變換器混沌產生的原因,得出在其它參數不變的情況下,隨著輸入電壓的增加,系統的平均能量增大,當系統平均能量增大到某一極限值時,則系統的平均能量急劇增加,并出現跳躍現象,從而導致系統混沌產生。并根據在周期nT內,系統能量的傳遞情況,指出了系統如果在周期nT內,去掉暫態過程后,能將所有從電源處吸收的能量,毫無保留地傳遞給負載,即系統在周期nT內只是起一個能量傳遞的作用,則整個系統穩定于周期nT狀態。并基于該電壓反饋型buck變換器的混沌產生的原因,設計以電感電流為控制變量的反饋控制器,通過理論分析、數值仿真以及電路仿真實驗證實了該控制方法的有效性。另外,基于以上設計方法,還能以其他變量為控制變量,設計線性或非線性的脈沖反饋控制器,控制該電路系統穩定于周期1狀態。











評論