搜索

x

留言板

尊敬的读者、作者、审稿人, 关于本刊的投稿、审稿、编辑和出版的任何问题, 您可以本页添加留言。我们将尽快给您答复。谢谢您的支持!

姓名
邮箱
手机号码
标题
留言内容
验证码

电流源负载峰值电流控制buck变换器的复杂次谐波振荡现象

周国华 许建平 包伯成 王金平 金艳艳

引用本文:
Citation:

电流源负载峰值电流控制buck变换器的复杂次谐波振荡现象

周国华, 许建平, 包伯成, 王金平, 金艳艳

Complex subharmonic oscillation phenomenon of peak current controlled buck converter with current source load

Zhou Guo-Hua, Xu Jian-Ping, Bao Bo-Cheng, Wang Jin-Ping, Jin Yan-Yan
PDF
导出引用
  • 电流源负载峰值电流控制buck变换器具有次谐波振荡快慢复杂现象.本文建立了它的分段光滑开关模型及离散迭代映射模型.根据离散迭代映射模型,通过数值仿真研究了电路参数对buck变换器的非线性动力学行为的影响,发现了具有快慢效应次谐波振荡吸引域的分岔图和呈现双环带状的庞加莱映射.根据分段光滑开关模型,采用龙格-库塔算法,仿真研究了buck变换器的时域波形和相轨图,研究结果表明:电感电流存在由次谐波振荡与降频次谐波振荡组成的n型次谐波振荡现象;输出电压存在快标与慢标结合的正弦次谐波振荡现象.实验结果验证了文中的分
    Peak current controlled buck converter with current source load shows the complex phenomenon of fast-scale and slow-scale subharmonic oscillations. Its piecewise smooth switching model and discrete iterative map model are established in this paper. According to its discrete iterative map model, the effects of circuit parameters on the nonlinear dynamic behaviors of buck converter are analyzed by numerical simulation. It is found that attractive regions of fast-scale and slow-scale subharmonic oscillations and dual tori phenomena exist in the bifurcation diagram and Poincaré mapping, respectively. Time-domain simulation waveforms and phase portraits of buck converter are obtained by Runge-Kutta algorithm using the piecewise smooth switching model. The research results indicate that n-type subharmonic oscillation constituted by subharmonic oscillation and frequency-reduced subharmonic oscillation exists in the inductor current, and sine-type subharmonic oscillation constituted by fast scale and low scale exists in the output voltage, respectively. Analysis and simulation results are verified by experimental results.
    • 基金项目: 国家自然科学基金(批准号:50677056),江苏省自然科学基金(批准号:BK2009105),西南交通大学优秀博士学位论文培育项目和西南交通大学博士生创新基金资助的课题.
    [1]

    Cafagnad D, Grassi G 2006 Nonlinear Dynamics 44 251

    [2]

    Maity S, Tripathy D, Bhattacharya T K, Banerjee S 2007 IEEE Trans. Circuit Syst. I 54 1120

    [3]

    Wang F Q, Zhang H, Ma X K 2008 Acta Phys. Sin. 57 1522 (in Chinese) [王发强、张 浩、马西奎 2008 物理学报 57 1522]

    [4]

    Zhang X T, Ma X K, Zhang H 2008 Acta Phys. Sin. 57 6174 (in Chinese) [张笑天、马西奎、张 浩 2008 物理学报 57 6174]

    [5]

    Wang F Q, Zhang H and Ma X K 2008 Acta Phys. Sin. 57 2842 (in Chinese) [王发强、张 浩、马西奎 2008 物理学报 57 2842]

    [6]

    Wang X M, Zhang B, Qiu D Y 2008 Acta Phys. Sin. 57 2728 (in Chinese) [王雪梅、张 波、丘东元 2008 物理学报 57 2728]

    [7]

    Yang R, Zhang B, Zhu L L 2008 Acta Phys. Sin. 57 2770 (in Chinese) [杨 汝、张 波、褚利丽 2008 物理学报 57 2770]

    [8]

    Chan W C Y, Tse C K 1997 IEEE Trans. Circuits Syst. I 44 1129

    [9]

    Banerjee S, Parui S, Gupta A 2004 IEEE Trans. Circuits Syst. II 51 649

    [10]

    Bao B C, Xu J P, Liu Z 2009 Acta Phys. Sin. 58 2949 (in Chinese) [包伯成、许建平、刘 中 2009 物理学报 58 2949]

    [11]

    Bao B C, Xu J P, Liu Z 2009 Chin. Phys. B 18 4742

    [12]

    Zhou Y F, Chen J N, Iu H H C, Tse C K 2008 Int. J. Bifurc. Chaos 18 121

    [13]

    Wong S C, Tse C K, Tam K C 2004 Int. J. Bifurc. Chaos 14 2971

    [14]

    Zhao Y B, Zhang D Y, Zhang C J 2007 Chin. Phys. 16 933

    [15]

    Zhou G H, Xu J P, Bao B C 2010 Acta Phys. Sin. 59 2272 (in Chinese) [周国华、许建平、包伯成 2010 物理学报 59 2272]

    [16]

    Wu X, Tse C K, Dranga O, Lu J 2006 IEEE Trans. Circuits Syst. I 53 204

    [17]

    Zou J L, Ma X K, Tse C K, Dai D 2006 Int. J. Circ. Theor. Appl. 34 251

    [18]

    Wong S C, Tse C K, Orabi M, Ninomiya T 2006 IEEE Trans. Circuits Syst. I 53 454

    [19]

    Mazumder S K, Nayfeh A H, Boroyevich D 2001 IEEE Trans. Power Electron. 16 201

    [20]

    Iu H H C, Tse C K, Pjevalica V, Lai Y M 2001 Int. J. Circ. Theor. Appl. 29 281

    [21]

    Huang Y H, Iu H H C, Tse C K, 2008 Int. J. Circ. Theor. Appl. 36 681

    [22]

    Chen Y F, Tse C K, Qiu S S , Lindenmüller L, Schwarz W 2008 IEEE Trans. Circuits Syst. I 55 3335

    [23]

    Wu C H, Chen C L 2009 IEEE Trans. Circuits Syst. II 56 763

    [24]

    Hsieh C Y, Chen K H 2009 IEEE J. Solid-State Circuits 44 2568

    [25]

    Bao B C, Xu J P, Hu W 2008 Electric Drive for Locomotives 4 20

  • [1]

    Cafagnad D, Grassi G 2006 Nonlinear Dynamics 44 251

    [2]

    Maity S, Tripathy D, Bhattacharya T K, Banerjee S 2007 IEEE Trans. Circuit Syst. I 54 1120

    [3]

    Wang F Q, Zhang H, Ma X K 2008 Acta Phys. Sin. 57 1522 (in Chinese) [王发强、张 浩、马西奎 2008 物理学报 57 1522]

    [4]

    Zhang X T, Ma X K, Zhang H 2008 Acta Phys. Sin. 57 6174 (in Chinese) [张笑天、马西奎、张 浩 2008 物理学报 57 6174]

    [5]

    Wang F Q, Zhang H and Ma X K 2008 Acta Phys. Sin. 57 2842 (in Chinese) [王发强、张 浩、马西奎 2008 物理学报 57 2842]

    [6]

    Wang X M, Zhang B, Qiu D Y 2008 Acta Phys. Sin. 57 2728 (in Chinese) [王雪梅、张 波、丘东元 2008 物理学报 57 2728]

    [7]

    Yang R, Zhang B, Zhu L L 2008 Acta Phys. Sin. 57 2770 (in Chinese) [杨 汝、张 波、褚利丽 2008 物理学报 57 2770]

    [8]

    Chan W C Y, Tse C K 1997 IEEE Trans. Circuits Syst. I 44 1129

    [9]

    Banerjee S, Parui S, Gupta A 2004 IEEE Trans. Circuits Syst. II 51 649

    [10]

    Bao B C, Xu J P, Liu Z 2009 Acta Phys. Sin. 58 2949 (in Chinese) [包伯成、许建平、刘 中 2009 物理学报 58 2949]

    [11]

    Bao B C, Xu J P, Liu Z 2009 Chin. Phys. B 18 4742

    [12]

    Zhou Y F, Chen J N, Iu H H C, Tse C K 2008 Int. J. Bifurc. Chaos 18 121

    [13]

    Wong S C, Tse C K, Tam K C 2004 Int. J. Bifurc. Chaos 14 2971

    [14]

    Zhao Y B, Zhang D Y, Zhang C J 2007 Chin. Phys. 16 933

    [15]

    Zhou G H, Xu J P, Bao B C 2010 Acta Phys. Sin. 59 2272 (in Chinese) [周国华、许建平、包伯成 2010 物理学报 59 2272]

    [16]

    Wu X, Tse C K, Dranga O, Lu J 2006 IEEE Trans. Circuits Syst. I 53 204

    [17]

    Zou J L, Ma X K, Tse C K, Dai D 2006 Int. J. Circ. Theor. Appl. 34 251

    [18]

    Wong S C, Tse C K, Orabi M, Ninomiya T 2006 IEEE Trans. Circuits Syst. I 53 454

    [19]

    Mazumder S K, Nayfeh A H, Boroyevich D 2001 IEEE Trans. Power Electron. 16 201

    [20]

    Iu H H C, Tse C K, Pjevalica V, Lai Y M 2001 Int. J. Circ. Theor. Appl. 29 281

    [21]

    Huang Y H, Iu H H C, Tse C K, 2008 Int. J. Circ. Theor. Appl. 36 681

    [22]

    Chen Y F, Tse C K, Qiu S S , Lindenmüller L, Schwarz W 2008 IEEE Trans. Circuits Syst. I 55 3335

    [23]

    Wu C H, Chen C L 2009 IEEE Trans. Circuits Syst. II 56 763

    [24]

    Hsieh C Y, Chen K H 2009 IEEE J. Solid-State Circuits 44 2568

    [25]

    Bao B C, Xu J P, Hu W 2008 Electric Drive for Locomotives 4 20

  • [1] 刘啸天, 周国华, 李振华, 陈兴. 基于双缘调制的数字电压型控制Buck变换器离散迭代映射建模与动力学分析. 物理学报, 2015, 64(22): 228401. doi: 10.7498/aps.64.228401
    [2] 沙金, 许建平, 陈一鸣. 离散移相控制全桥DC-DC变换器的能量迭代建模及多周期态研究. 物理学报, 2015, 64(10): 108401. doi: 10.7498/aps.64.108401
    [3] 李振华, 周国华, 刘啸天, 冷敏瑞. 电感电流伪连续导电模式下Buck变换器的动力学建模与分析. 物理学报, 2015, 64(18): 180501. doi: 10.7498/aps.64.180501
    [4] 黄丽萍, 洪斌斌, 刘畅, 唐昌建. 220GHz三次谐波光子带隙谐振腔回旋管振荡器的研究. 物理学报, 2014, 63(11): 118401. doi: 10.7498/aps.63.118401
    [5] 向俊杰, 毕闯, 向勇, 张千, 王京梅. 峰值电流模式控制同步开关Z源变换器的动力学研究. 物理学报, 2014, 63(12): 120507. doi: 10.7498/aps.63.120507
    [6] 李先锐, 朱彦丽. DC-DC变换器的信息熵分析. 物理学报, 2014, 63(23): 238401. doi: 10.7498/aps.63.238401
    [7] 杨平, 许建平, 何圣仲, 包伯成. 电流控制二次型Boost变换器的动力学研究. 物理学报, 2013, 62(16): 160501. doi: 10.7498/aps.62.160501
    [8] 顾小卫. 带光速调管的高增益高次谐波振荡器自由电子激光模拟. 物理学报, 2013, 62(9): 094102. doi: 10.7498/aps.62.094102
    [9] 徐红梅, 金永镐, 郭树旭. 电压控制不连续导电模式DC-DC变换器的熵特性研究. 物理学报, 2013, 62(24): 248401. doi: 10.7498/aps.62.248401
    [10] 谢玲玲, 龚仁喜, 卓浩泽, 马献花. 电压模式控制不连续传导模式boost变换器切分岔研究. 物理学报, 2012, 61(5): 058401. doi: 10.7498/aps.61.058401
    [11] 王金平, 许建平, 徐杨军. 恒定导通时间控制buck变换器多开关周期振荡现象分析. 物理学报, 2011, 60(5): 058401. doi: 10.7498/aps.60.058401
    [12] 包伯成, 周国华, 许建平, 刘中. 斜坡补偿电流模式控制开关变换器的动力学建模与分析. 物理学报, 2010, 59(6): 3769-3777. doi: 10.7498/aps.59.3769
    [13] 杨汝, 张波, 赵寿柏, 劳裕锦. 基于符号时间序列方法的开关变换器离散映射算法复杂度分析. 物理学报, 2010, 59(6): 3756-3762. doi: 10.7498/aps.59.3756
    [14] 周国华, 许建平, 包伯成. 峰值/谷值电流型控制开关DC-DC变换器的对称动力学现象分析. 物理学报, 2010, 59(4): 2272-2280. doi: 10.7498/aps.59.2272
    [15] 王学梅, 张 波, 丘东元, 陈良刚. DC-DC变换器的符号时间序列描述及模块熵分析. 物理学报, 2008, 57(10): 6112-6119. doi: 10.7498/aps.57.6112
    [16] 张笑天, 马西奎, 张 浩. 数字控制DC-DC Buck变换器中低频振荡现象分析. 物理学报, 2008, 57(10): 6174-6181. doi: 10.7498/aps.57.6174
    [17] 王学梅, 张 波, 丘东元. 不连续导电模式DC-DC变换器的倍周期分岔机理研究. 物理学报, 2008, 57(5): 2728-2736. doi: 10.7498/aps.57.2728
    [18] 杨 汝, 张 波. DC-DC buck变换器时间延迟反馈混沌化控制. 物理学报, 2007, 56(7): 3789-3795. doi: 10.7498/aps.56.3789
    [19] 赵益波, 罗晓曙, 方锦清, 汪秉宏. 电压反馈型DC-DC变换器的稳定性研究. 物理学报, 2005, 54(11): 5022-5026. doi: 10.7498/aps.54.5022
    [20] 罗晓曙, 汪秉宏, 陈关荣, 全宏俊, 方锦清, 邹艳丽, 蒋品群. DC-DC buck变换器的分岔行为及混沌控制研究. 物理学报, 2003, 52(1): 12-17. doi: 10.7498/aps.52.12
计量
  • 文章访问数:  8374
  • PDF下载量:  910
  • 被引次数: 0
出版历程
  • 收稿日期:  2009-12-22
  • 修回日期:  2010-04-28
  • 刊出日期:  2011-01-15

/

返回文章
返回