DC-DC Buck变换器中的混沌现象分析-论文.pdf

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1、学术论坛DC—DCBuck变换器中的混沌现象分析董忠文郭日红赵登峰(66440部队河北石家庄050081)摘要：DC—DcBuck变换器在满足一定条件时，随着开关的开合，会引起电路拓扑结构的变化，产生非线性系统的现象。本文在分析了电路的结构原理后，通过仿真更直观地观察到电路中的混沌现象，对不同的电压输入值产生的影响都做了详细的分析，为以后在Buck变换器设计中避免混沌现象的产生奠定了一定的理论基础。关键词：DC—DeBuck变换器分叉混沌中图分类号：TN86文献标识~gj：A文章编号：1007—9416(2014)07—0194—01电压模

2、式Buck变换器是一类最早被作为研究非线性现象的功=A+B。S闭合率变换电路，是一种典型的PwM控制系统Ⅲ，其输入电压的变化会土=+Bs断开使输出发生倍周期分岔后过渡到混沌态，输出呈现杂乱的伪随机现，。象乜1，恶化了变换器的工作性能。本文将通过理论分析，对其分岔和其中x代表状态变量，即X=[V。，f，r，A和B是系统矩阵：}昆沌现象进行仿真。=1电路结构和工作原理l_1／0l，I1／上l，圈loI(2)电压模式控制Buck变换器是以电压为控制对象的一种De-2Buck变换器混沌现象的仿真分析DC变换器，其电路原理图和控制波形如图1所示。根据

3、开关管s的控制信号的不同，变换器有两种工作状态，统一对应S开关两种状态的两种主电路拓扑的微分方程可描述为：这两种工作状态，可得变换器的变结构微分方程为：=k／、、、／镢／{=竿。-●--一⋯{从图2，可以看到，在输入电压为15V至24．6V之间，变换器处于I，II单周期工作状态，随后进入分岔，由单周期状态进入倍周期状态，如～使用离散迭代映射模型，然后求雅可比矩阵的特征值，恫样，可得drIt变换器在输入电压为24．6V时失稳。变换器在31．15V时进入4周期状态，最终在32．35V处发生激变，进入混沌状态。除分岔现象外，还可以发现两处吸引子共

4、存现象：一处为输入电压为24．05V至24．28V之(a)基本电路图(b)电压模式控制波形图间，存在一个周期l与混沌吸引子共存的区域，另一处为29．916V至图1压控Buck变换器30．176V之间，是以周期6为起始的分岔结构，这个共存的分岔向混沌状态发展，并且最终产生激变而消失，只保留了主分岔。3结语Buck变换器中t昆沌现象的产生会导致变换器不能正常工作，并发出种种噪音。所以，在设计和使用Bucl渡换器时，我们可以通过仿真来分析其工作状态，避免非线性现象的产生，并为积极研究其控制方法提供了一定的基础知识。参考文献[1]周宇飞，陈军宁．开

5、关变换器中吸引子共存现象的仿真与实验研究[J]．中国电机工程学报，2005，2l(21)：96—101．[2]罗晓曙，汪秉宏，陈关荣等．DC—DCBuck变换器的分岔行为及混沌控制研究[J]．物理学报，2003，52(1)：12—16．[3]MariodiBernardo，F．Garofalo。L．Glielmo．F．Vasca．Switchings。bifurcationsandchaosinDC／DCc0nverters[J]．IEEETrans．CAS，1998。45(2)：133-141．图2Buck变换器输出电压倍周期分岔图收稿日

6、期：2014—07—25作者简介：董忠文(198O-)，男，河北辛集人，现任工程师，硕士学位，主要研究方向：电工电子。