开关变换器稳定性定义与分析方法

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1、第47卷第11期电力电子技术Vo1．47．N0．112013年11月PowerElectronicsNovemher2O13开关变换器的稳定性定义及分析方法李安寿，张东来，杨炀(哈尔滨工业大学深圳研究生院，电力电子与电力传动研究中心，广东深圳518055)摘要：综述并比较了开关变换器的Lyapunov稳定、轨道稳定及工程稳定定义；全面介绍了开关变换器的几种稳定分析方法：稳态分析、小信号稳定分析、大信号稳定分析；对开关变换器的不稳定现象进行归类。Lyapunov稳定定义分析过程简单但只能分析平均模型的低频稳定性；轨道稳定定义最符合开关变换器的时变和非线性本质，

2、分析过程复杂但可进行全面稳定性分析；工程稳定定义则不便于稳定性分析，适合稳定性验证。关键词：变换器：稳定性；不稳定现象中图分类号：TM46文献标识码：A文章编号：1000一lOOX(2013)11-0027—03StabilityDefinitionandAnalysisMethodsofSwitched-modeConverterLIAn—shou，ZHANGDong—lai，YANGYang(ShenzhenGraduateSchoolofHarbinInstituteofTechnology，Shenzhen518055，China)Abstract：

3、TheLyapunovstability，orbitalstabilityandengineeringstabilitydefinitionaregivenandcompared．Stabilityanalysismethodsincludingstaticanalysis，small—signalanalysisandlarge-signalanalysisarefullyintroduced．Thein—stabilityphenomenonsarealsoclassified．Lyapunovstabilityanalysisissimplebutca

4、nonlyanalyzetheaveragemod—el’Slow-~equencystability。theorbitalstabilitydefinitionisthemostsuitableforthevariant，nonlinearswitched-modeconverteranditcanbeusedtofullyanalyzethestabilityproblemthoughtheanalysisprocessmaybecomplex，theengineeringstabilitydefinitionisnotsuitableforstabil

5、ityanalysisbutsuitableforstabilityevaluation．Keywords：conve~er；stability；instabilityphenomenonsFoundationProject：SupposedbyNationalNaturalScienceFoundationofChina(No．51247009)；InternationalScien-ce＆TechnologyCooperationProgramofChina(No．2010DFB63050)1引言衡点，永远不可能渐近稳定。对脉宽调制(PWM)控制的开关变

6、换器，可使用如下轨道稳定定义[1J：稳定性定义对稳定性研究至关重要。从建模设系统王=F(，U，t)平衡状态为[(t)，U]，()到稳定性分析、判定均与稳定性定义直接相关。开为平衡状态周期解，为对应恒定输入量。记为关变换器是随开关导通和关断周期性变化的系(t)闭轨道，则2,o(t)为：①若对每个>0，均存统．不能直接应用Lyapunov定义进行稳定性研究。在(，to)>0，使distIx(to)，y]

7、；③若轨道稳定，且存在6，使dist[x(￡0)，】<象进行分类。为开关变换器稳定性研究提供思路。6~limdist[x(t)，]=0，则渐近轨道稳定。dist．，】2DC，DC开关变换器稳定性定义为到上任意一点的最小距离，即distIx，]=2．1开关变换器的轨道稳定定义infl『一)，II。此外，平衡状态为周期解，其周期为开关变换器本质上为时变非线性系统，开关开关周期。器件周期性导通与关断，使系统平衡状态不是一个2．2开关变换器稳定的工程定义点．而是一个周期解。按Lyapunov定义，系统无平无论输入电压、负载和系统参数如何变化，只要输入电压在规定范围内

8、，负载在额定功率内，拓扑和控制参数在规定范围内(如考