开关变换器斜坡补偿动力学机理研究

杨平; 包伯成; 沙金; 许建平

doi:10.7498/aps.62.010504

摘要

在反馈控制电路中引入适当的斜坡补偿电流, 既可以有效拓宽电流控制开关DC-DC变换器稳定工作范围, 实现混沌镇定控制, 又可以使其工作模式从断续导电模式转移至连续导电模式, 实现工作模式转移. 以电流控制Buck-Boost变换器为例, 通过建立含斜坡补偿的具有两个电感电流边界的二维离散时间模型和相应的Jacobi矩阵, 深入研究了开关DC-DC变换器斜坡补偿的动力学机理. 通过分析稳定性失稳和边界碰撞分岔的条件, 讨论了斜坡补偿对开关DC-DC变换器稳定周期振荡和工作模式转移的影响, 分别给出了相应的稳定性分界线和模式转移分界线. 制作了实验电路, 由实验结果说明了斜坡补偿对开关DC-DC变换器混沌镇定控制和工作模式转移的物理意义, 并验证了理论分析的正确性.

关键词:

Abstract

By introducing ramp compensation current into the feedback control circuit of current controlled switching DC-DC converter it can not only effectively extend the stable operation range of the switching DC-DC converter to realize chaotic stability control, but also shift its operation mode from discontinuous conduction mode to continuous conduction mode to realize operation mode shift. Taking current-controlled buck-boost converter as example by establishing the two-dimensional discrete-time model and the corresponding Jacobian matrix of current-controlled buck-boost converter with ramp compensation and two inductor current borders, the dynamical mechanism of ramp compensation for switching DC-DC converter is investigated. By analyzing the conditions of the instability and border collision bifurcation, the effects of the ramp compensation on the stable period oscillation and operation mode shift of switching DC-DC converter are discussed, and the corresponding stability boundary and mode shift boundary are obtained. Finally, an experimental circuit is built and the results are observed, from which the physical significance of the ramp compensation for chaotic stability control and operation mode shift of switching DC-DC converter is illustrated and the correctness of theoretical analysis is verified.

Keywords:

作者及机构信息

1.
西南交通大学电气工程学院, 成都 610031;

2.
常州大学信息科学与工程学院, 常州 213164

基金项目: 国家自然科学基金(批准号: 51177140, 51277017) 和江苏省常州市自然科学基金(批准号: CJ20120004, CJ20110023) 资助的课题.

Authors and contacts

1.
School of Electrical Engineering, Southwest Jiaotong University, Chengdu 610031, China;

2.
School of Information Science and Engineering, Changzhou University, Changzhou 213164, China

Funds: Project supported by the National Natural Science Foundation of China (Grant Nos. 51177140, 51277017) and the Natural Science Foundation of Changzhou, Jiangsu Province, China (Grant Nos. CJ20120004, CJ20110023).

参考文献

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[18]	Elaydi S N 2008 Discrete Chaos with Applications in Science and Engineering (Boca Raton: Chapman & Hall/CRC)
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施引文献

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