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

斜坡补偿电流模式控制开关变换器的动力学建模与分析

包伯成 周国华 许建平 刘中

引用本文:
Citation:

斜坡补偿电流模式控制开关变换器的动力学建模与分析

包伯成, 周国华, 许建平, 刘中

Dynamical modeling and analysis of current mode controlled switching converter with ramp compensation

Bao Bo-Cheng, Zhou Guo-Hua, Xu Jian-Ping, Liu Zhong
PDF
导出引用
  • 降压型、升压型和升压-降压型DC-DC变换器是应用广泛的基本开关DC-DC变换器.电流模式控制开关DC-DC变换器在较宽的电路参数范围内具有两个边界,基于开关切换前后电感电流的上升和下降斜率,建立了斜坡补偿电流模式控制开关DC-DC变换器的统一模型.该模型进行无量纲归一化处理后只有三个参数,可有效展示开关DC-DC变换器在电感电流连续传导模式(CCM)和电感电流不连续传导模式(DCM)时的动力学特性.利用此模型,导出了轨道状态发生转移时的两个分界线方程,由此确定了开关DC-DC变换器的稳定周期1域、CCM
    Buck, boost and buck-boost converters are three basic switching DC-DC converters. Current mode controlled switching DC-DC converters have two boundaries in a wide circuit parameters variation range. Based on the ramp up and ramp down slopes of the inductor current before and after the turn on of power switch for switching DC-DC converters, a unified model of the current mode controlled switching DC-DC converters with ramp compensation is established in this paper. Only three parameters appear in this model after dimensionless normalization, from which the dynamical behaviors of switching DC-DC converters in continuous conduction mode (CCM) and discontinuous conduction mode (DCM) can be effectively illustrated. By utilizing the proposed unified model, two orbit state shifting borderline equations are derived, from which three operation state regions namely the stable period-one region, CCM robust chaos region, and DCM weak chaos and strong intermittence region, of switching DC-DC converters can be determined. The two-dimensional parameter bifurcation diagrams of switching DC-DC converters and circuit experimental observations of current mode controlled buck converter verify the analysis results of the partitioning of operation state regions by two borderline equations.
    • 基金项目: 国家自然科学基金(批准号:60971090, 50677056)和江苏省自然科学基金(批准号:BK2009105)资助的课题.
    [1]

    [1]Donato C, Giuseppe G 2006 Nonlin. Dyn. 44 251

    [2]

    [2]Wang F Q, Zhang H, 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]

    [3]

    [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]

    [4]Wang X M, Zhang B, Qiu D Y 2008 Acta Phys. Sin. 57 2728 (in Chinese)[王学梅、 张波、 丘东元 2008 物理学报 57 2728]

    [5]

    [5]Yang R, Zhang B, Chu L L 2008 Acta Phys. Sin. 57 2770 (in Chinese)[杨汝、 张波、 褚利丽 2008 物理学报 57 2770]

    [6]

    [6]Zhao Y B, Luo X S, Fang J Q, Wang B H 2005 Acta Phys. Sin. 54 5022 (in Chinese)[赵益波、 罗晓曙、 方锦清、 汪秉宏 2005 物理学报 54 5022]

    [7]

    [7]Tse C K, Bernardo M D 2002 Proc. IEEE 90 768

    [8]

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

    [9]

    [9]Ren H P 2006 Acta Electron. Sin. 34 784 (in Chinese) [任海鹏 2006 电子学报 34 784]

    [10]

    ]Zhou Y F, Chen J Y, Ke D M 2005 Acta Electron. Sin. 33 915 (in Chinese)[周宇飞、 陈军宇、 柯导明 2005 电子学报 33 915]

    [11]

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

    [12]

    ]Zhanybai T Z, Evgeniy A S, Erik M 2003 IEEE Trans. Circ. Syst. Ⅰ 50 1047

    [13]

    ]Iu H H C, Tse C K 2003 IEEE Trans. Circ. Syst. Ⅰ 50 679

    [14]

    ]Wong S C, Tse C K, Tam K C 2004 Int. J. Bifurc. Chaos 14 1971

    [15]

    ]Parag J, Banerjee S 2003 Int. J. Bifurc. Chaos 13 3341

    [16]

    ]Dai D, Ma X K, Li X F 2003 Acta Phys. Sin. 52 2729 (in Chinese) [戴栋、 马西奎、 李小峰 2003 物理学报 52 2729]

    [17]

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

    [18]

    ]Parui S, Banerjee S 2003 IEEE Trans. Circ. Syst. Ⅰ 50 1464

    [19]

    ]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]

    [20]

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

    [21]

    ]Kabe T, Parui S, Torikai H, Banerjee S, Saito T 2007 IEICE Tran. Fund. E90-A 448

    [22]

    ]Deane J H B, Hamill D C 1996 Electron. Lett. 32 1045

    [23]

    ]Giral R, El Aroudi A, Martinez-Salamero L, Leyva R, Maixe J 2001 Electron. Lett. 37 274

    [24]

    ]Liu Z, Zhu X H, Hu W, Jiang F 2007 Int. J. Bifur. Chaos 17 1735

    [25]

    ]Xu J P, Zhou G H, He M Z 2009 IEEE Trans. Indust. Electron. 56 3222

  • [1]

    [1]Donato C, Giuseppe G 2006 Nonlin. Dyn. 44 251

    [2]

    [2]Wang F Q, Zhang H, 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]

    [3]

    [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]

    [4]Wang X M, Zhang B, Qiu D Y 2008 Acta Phys. Sin. 57 2728 (in Chinese)[王学梅、 张波、 丘东元 2008 物理学报 57 2728]

    [5]

    [5]Yang R, Zhang B, Chu L L 2008 Acta Phys. Sin. 57 2770 (in Chinese)[杨汝、 张波、 褚利丽 2008 物理学报 57 2770]

    [6]

    [6]Zhao Y B, Luo X S, Fang J Q, Wang B H 2005 Acta Phys. Sin. 54 5022 (in Chinese)[赵益波、 罗晓曙、 方锦清、 汪秉宏 2005 物理学报 54 5022]

    [7]

    [7]Tse C K, Bernardo M D 2002 Proc. IEEE 90 768

    [8]

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

    [9]

    [9]Ren H P 2006 Acta Electron. Sin. 34 784 (in Chinese) [任海鹏 2006 电子学报 34 784]

    [10]

    ]Zhou Y F, Chen J Y, Ke D M 2005 Acta Electron. Sin. 33 915 (in Chinese)[周宇飞、 陈军宇、 柯导明 2005 电子学报 33 915]

    [11]

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

    [12]

    ]Zhanybai T Z, Evgeniy A S, Erik M 2003 IEEE Trans. Circ. Syst. Ⅰ 50 1047

    [13]

    ]Iu H H C, Tse C K 2003 IEEE Trans. Circ. Syst. Ⅰ 50 679

    [14]

    ]Wong S C, Tse C K, Tam K C 2004 Int. J. Bifurc. Chaos 14 1971

    [15]

    ]Parag J, Banerjee S 2003 Int. J. Bifurc. Chaos 13 3341

    [16]

    ]Dai D, Ma X K, Li X F 2003 Acta Phys. Sin. 52 2729 (in Chinese) [戴栋、 马西奎、 李小峰 2003 物理学报 52 2729]

    [17]

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

    [18]

    ]Parui S, Banerjee S 2003 IEEE Trans. Circ. Syst. Ⅰ 50 1464

    [19]

    ]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]

    [20]

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

    [21]

    ]Kabe T, Parui S, Torikai H, Banerjee S, Saito T 2007 IEICE Tran. Fund. E90-A 448

    [22]

    ]Deane J H B, Hamill D C 1996 Electron. Lett. 32 1045

    [23]

    ]Giral R, El Aroudi A, Martinez-Salamero L, Leyva R, Maixe J 2001 Electron. Lett. 37 274

    [24]

    ]Liu Z, Zhu X H, Hu W, Jiang F 2007 Int. J. Bifur. Chaos 17 1735

    [25]

    ]Xu J P, Zhou G H, He M Z 2009 IEEE Trans. Indust. Electron. 56 3222

  • [1] 扶龙香, 贺少波, 王会海, 孙克辉. 离散忆阻混沌系统的Simulink建模及其动力学特性分析. 物理学报, 2022, 71(3): 030501. doi: 10.7498/aps.71.20211549
    [2] 扶龙香, 贺少波, 王会海, 孙克辉. 离散忆阻混沌系统的Simulink建模及其动力学特性分析. 物理学报, 2021, (): . doi: 10.7498/aps.70.20211549
    [3] 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
    [4] 钟曙, 沙金, 许建平, 许丽君, 周国华. 脉冲跨周期调制连续导电模式Buck变换器低频波动现象研究. 物理学报, 2014, 63(19): 198401. doi: 10.7498/aps.63.198401
    [5] 沙金, 许建平, 刘姝晗, 钟曙. 谷值电流型脉冲序列控制开关变换器及其能量建模研究. 物理学报, 2014, 63(9): 098401. doi: 10.7498/aps.63.098401
    [6] 吴松荣, 周国华, 王金平, 许建平, 何圣仲. 多频率控制开关变换器的自相似和混频现象分析. 物理学报, 2014, 63(2): 028401. doi: 10.7498/aps.63.028401
    [7] 王小发, 李骏. 短外腔偏振旋转光反馈下1550 nm垂直腔面发射激光器的动力学特性研究. 物理学报, 2014, 63(1): 014203. doi: 10.7498/aps.63.014203
    [8] 何圣仲, 周国华, 许建平, 吴松荣, 陈利. 输出电容时间常数对V2控制Buck变换器的动力学特性的影响. 物理学报, 2014, 63(13): 130501. doi: 10.7498/aps.63.130501
    [9] 徐红梅, 金永镐, 金璟璇. 基于符号动力学的开关变换器时间不可逆性分析. 物理学报, 2014, 63(13): 130502. doi: 10.7498/aps.63.130502
    [10] 吴松荣, 何圣仲, 许建平, 周国华, 王金平. 电压型双频率控制开关变换器的动力学建模与多周期行为分析. 物理学报, 2013, 62(21): 218403. doi: 10.7498/aps.62.218403
    [11] 杨平, 包伯成, 沙金, 许建平. 开关变换器斜坡补偿动力学机理研究. 物理学报, 2013, 62(1): 010504. doi: 10.7498/aps.62.010504
    [12] 秦明, 许建平, 高玉, 王金平. 基于电流基准的开关变换器脉冲序列控制方法. 物理学报, 2012, 61(3): 030204. doi: 10.7498/aps.61.030204
    [13] 包伯成, 杨平, 马正华, 张希. 电路参数宽范围变化时电流控制开关变换器的动力学研究. 物理学报, 2012, 61(22): 220502. doi: 10.7498/aps.61.220502
    [14] 和兴锁, 李雪华, 邓峰岩. 平面柔性梁的刚-柔耦合动力学特性分析与仿真. 物理学报, 2011, 60(2): 024502. doi: 10.7498/aps.60.024502
    [15] 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
    [16] 郑桂波, 金宁德. 两相流流型多尺度熵及动力学特性分析. 物理学报, 2009, 58(7): 4485-4492. doi: 10.7498/aps.58.4485
    [17] 秦明, 许建平. 开关变换器多级脉冲序列控制研究. 物理学报, 2009, 58(11): 7603-7612. doi: 10.7498/aps.58.7603
    [18] 包伯成, 许建平, 刘中. 具有两个边界的Boost变换器分岔行为和斜坡补偿的镇定控制. 物理学报, 2009, 58(5): 2949-2956. doi: 10.7498/aps.58.2949
    [19] 杨 汝, 张 波, 褚利丽. 开关变换器倍周期分岔精细层次结构及其普适常数研究. 物理学报, 2008, 57(5): 2770-2778. doi: 10.7498/aps.57.2770
    [20] 杨 汝, 张 波, 丘东元. 开关变换器离散子系统混沌点过程描述及EMI抑制. 物理学报, 2008, 57(3): 1389-1397. doi: 10.7498/aps.57.1389
计量
  • 文章访问数:  9531
  • PDF下载量:  1348
  • 被引次数: 0
出版历程
  • 收稿日期:  2009-09-16
  • 修回日期:  2009-12-16
  • 刊出日期:  2010-03-05

/

返回文章
返回