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单周期控制Cuk功率因数校正变换器中的中尺度不稳定现象分析

张源 张浩 马西奎

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单周期控制Cuk功率因数校正变换器中的中尺度不稳定现象分析

张源, 张浩, 马西奎

Intermediate-scale instability in one-cycle controlled Cuk power factor correction converter

Zhang Yuan, Zhang Hao, Ma Xi-Kui
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  • 基于单周期控制的自治性,建立了描述单周期控制Cuk功率因数校正(PFC)变换器动力学行为的非线性状态平均模型.在此基础上,采用谐波平衡法得出了该系统周期平衡态的近似解析表达式,继而通过判定Floquet乘子的变化趋势,准确地预测了该变换器首次失稳时分岔点的位置和类型,揭示了系统出现中尺度不稳定现象的物理机理.研究结果表明,该变换器周期闭轨稳定性的丧失,即Neimark-Sacker分岔的发生是最终导致中尺度振荡现象产生的根本原因.最后,电路实验验证了理论分析的正确性.这些研究结果不仅揭示了单周期控制Cuk PFC变换器中的中尺度分岔行为的本质,而且为系统电路参数的设计提供了理论依据.
    Based on the autonomous character of one-cycle control, the average model of one-cycle controlled Cuk power factor correction converter can be derived. Subsequently, the approximate analytical expressions of periodic solutions are obtained by using the harmonic balance method. Furthermore, through analyzing the changing trend of Floquet multipliers, the location and the type of the first bifurcation point are predicted. Thus, the intrinsic mechanism of such an instability can also be explained. The results show that the intermediate-scale instability is due to the loss of stability of periodic solutions, which is named the Neimark-Sacker bifurcation in the circuit system. Finally, experimental results are presented for verification purpose. Our work has revealed the salient feature of the intermediate-scale instability, and provided a theoretical basis for facilitating design of the converter.
    • 基金项目: 国家自然科学基金(批准号: 50607015)和中央高校基本科研基金(批准号: XJJ20100058)资助的课题.
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出版历程
  • 收稿日期:  2010-01-18
  • 修回日期:  2010-07-01
  • 刊出日期:  2010-06-05

单周期控制Cuk功率因数校正变换器中的中尺度不稳定现象分析

  • 1. 西安交通大学电气工程学院,电力设备电气绝缘国家重点实验室,西安 710049
    基金项目: 国家自然科学基金(批准号: 50607015)和中央高校基本科研基金(批准号: XJJ20100058)资助的课题.

摘要: 基于单周期控制的自治性,建立了描述单周期控制Cuk功率因数校正(PFC)变换器动力学行为的非线性状态平均模型.在此基础上,采用谐波平衡法得出了该系统周期平衡态的近似解析表达式,继而通过判定Floquet乘子的变化趋势,准确地预测了该变换器首次失稳时分岔点的位置和类型,揭示了系统出现中尺度不稳定现象的物理机理.研究结果表明,该变换器周期闭轨稳定性的丧失,即Neimark-Sacker分岔的发生是最终导致中尺度振荡现象产生的根本原因.最后,电路实验验证了理论分析的正确性.这些研究结果不仅揭示了单周期控制Cuk PFC变换器中的中尺度分岔行为的本质,而且为系统电路参数的设计提供了理论依据.

English Abstract

参考文献 (23)

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