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V2控制Buck变换器等效建模与分岔分析

何圣仲 周国华 许建平 包伯成 杨平

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V2控制Buck变换器等效建模与分岔分析

何圣仲, 周国华, 许建平, 包伯成, 杨平

Equivalent modeling and bifurcation analysis of V2 controlled buck converter

He Sheng-Zhong, Zhou Guo-Hua, Xu Jian-Ping, Bao Bo-Cheng, Yang Ping
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  • 通过对V2控制Buck变换器电路进行降阶处理, 利用不同工作模式, 推导了两个边界电压, 建立了V2控制Buck变换器的等效一阶同步映射迭代模型, 研究了它的非线性分岔行为. 通过稳定性和工作模式分析, 推导了V2控制Buck变换器从稳定的周期1工作状态到次谐波振 荡状态转移以及从电感电流不连续导电模式 (DCM) 到连续导电模式 (CCM) 转移的条件. 研究结果表明, 当电路参数变化时, V2控制Buck 变换器发生了倍周期分岔和边界碰撞分岔, 不同的参数变化有着不同的分岔路由. 搭建了仿真和实验电路, 仿真和实验结果验证了等效迭代模型的有效性和理论分析的正确性.
    After dimension reduction, two boundary voltages of V2 controlled buck converter are deduced under different operation mode, based on which, its equivalent one-dimensional discrete-time model is established and complex nonlinear bifurcation behaviors are emphatically studied. Two boundary conditions under which shift between stable period-one state and subharmonic oscillation state and shift between continuous conduction mode (CCM) and discontinuous conduction mode (DCM) take place are derived by analyzing stability and operation mode. The research results show that in V2 controlled buck converter period-doubling bifurcation and border-collision bifurcation can occur with varying circuit parameters and the converter has different bifurcation routes at different circuit parameters. Simulation and experiment platforms are implemented and the corresponding results verify the validity of equivalent discrete-time model and theoretical analysis.
    • 基金项目: 国家自然科学基金 (批准号: 51177140, 51277017) 和中央高校基本科研业务费专项资金 (批准号: SWJTU11BR033, SWJTU11CX029) 资助的课题.
    • Funds: Project supported by the National Natural Science Foundation of China (Grant Nos. 51177140, 51277017), and the Fundamental Research Funds for the Central Universities (Grant Nos. SWJTU11BR033, SWJTU11CX029).
    [1]

    Song Q 2001 Proceedings of APEC'2001 507

    [2]

    Schuellein G 1998 Proceedings of APEC'98 853

    [3]

    Veerachary M 2003 Proceedings of ISCAS'03 3 25

    [4]

    Wang F Y, Xu J P, Xu J F 2005 Proc. CSEE 25 67 (in Chinese) [王凤岩, 许建平, 许峻峰 2005 中国电机工程学报 25 67]

    [5]

    Zhou Y F, Chen J N, Tse C K, Ke D M, Shi L X, Sun W F 2004 Acta Phys. Sin. 53 3676 (in Chinese) [周宇飞, 陈军宁, 谢智刚, 柯导明, 时龙兴, 孙伟峰 2004 物理学报 53 3676]

    [6]

    Toribio E, El Aroudi A, Olivar G, Benadero L 2000 IEEE Trans. Power Electron 15 1163

    [7]

    Wang F Q, Ma X K, Yan Y 2011 Acta Phys. Sin. 60 060510 (in Chinese) [王发强, 马西奎, 闫晔 2011 物理学报 60 060510]

    [8]

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

    [9]

    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]

    [10]

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

    [11]

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

    [12]

    Lu W G, Zhou L W, Luo Q M, Du X 2007 Acta Phys. Sin. 56 6275 (in Chinese) [卢伟国, 周雒维, 罗全明, 杜雄 2007 物理学报 56 6275]

    [13]

    Mai Y Y, Mok P K T 2008 IEEE Trans. Circuits Syst. II 55 748

    [14]

    Lee Y H, Wang S J, Chen K H 2010 IEEE Trans. Power Electron 25 829

    [15]

    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]

    [16]

    Zhou G H, Xu J P, Bao B C, Jin Y Y 2010 Chin. Phys. B 19 060508

    [17]

    Zhou Y F, Chen J N, IU H H C, Tse C K 2008 Int. Journal of Bifurcation and Chaos 18 121

    [18]

    Zhang Y, Zhang H, Ma X K 2010 Acta Phys. Sin. 59 8432 (in Chinese) [张源, 张浩, 马西奎 2010 物理学报 59 8432]

    [19]

    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]

    [20]

    Bao B C, Zhou G H, Xu J P, Liu Z 2010 Acta Phys. Sin. 59 3769 (in Chinese) [包伯成, 周国华, 许建平, 刘中 2010 物理学报 59 3769]

    [21]

    Bao B C 2013 An Introduction to Chaotic Circuits (Science Press) p153 (in Chinese) [包伯成 2013 (科学出版社) 第153页]

    [22]

    Yang P, Bao B C, Sha J, Xu J P 2013 Acta Phys. Sin. 62 010504 (in Chinese) [杨平, 包伯成, 沙金, 许建平 2013 物理学报 62 010504]

  • [1]

    Song Q 2001 Proceedings of APEC'2001 507

    [2]

    Schuellein G 1998 Proceedings of APEC'98 853

    [3]

    Veerachary M 2003 Proceedings of ISCAS'03 3 25

    [4]

    Wang F Y, Xu J P, Xu J F 2005 Proc. CSEE 25 67 (in Chinese) [王凤岩, 许建平, 许峻峰 2005 中国电机工程学报 25 67]

    [5]

    Zhou Y F, Chen J N, Tse C K, Ke D M, Shi L X, Sun W F 2004 Acta Phys. Sin. 53 3676 (in Chinese) [周宇飞, 陈军宁, 谢智刚, 柯导明, 时龙兴, 孙伟峰 2004 物理学报 53 3676]

    [6]

    Toribio E, El Aroudi A, Olivar G, Benadero L 2000 IEEE Trans. Power Electron 15 1163

    [7]

    Wang F Q, Ma X K, Yan Y 2011 Acta Phys. Sin. 60 060510 (in Chinese) [王发强, 马西奎, 闫晔 2011 物理学报 60 060510]

    [8]

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

    [9]

    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]

    [10]

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

    [11]

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

    [12]

    Lu W G, Zhou L W, Luo Q M, Du X 2007 Acta Phys. Sin. 56 6275 (in Chinese) [卢伟国, 周雒维, 罗全明, 杜雄 2007 物理学报 56 6275]

    [13]

    Mai Y Y, Mok P K T 2008 IEEE Trans. Circuits Syst. II 55 748

    [14]

    Lee Y H, Wang S J, Chen K H 2010 IEEE Trans. Power Electron 25 829

    [15]

    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]

    [16]

    Zhou G H, Xu J P, Bao B C, Jin Y Y 2010 Chin. Phys. B 19 060508

    [17]

    Zhou Y F, Chen J N, IU H H C, Tse C K 2008 Int. Journal of Bifurcation and Chaos 18 121

    [18]

    Zhang Y, Zhang H, Ma X K 2010 Acta Phys. Sin. 59 8432 (in Chinese) [张源, 张浩, 马西奎 2010 物理学报 59 8432]

    [19]

    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]

    [20]

    Bao B C, Zhou G H, Xu J P, Liu Z 2010 Acta Phys. Sin. 59 3769 (in Chinese) [包伯成, 周国华, 许建平, 刘中 2010 物理学报 59 3769]

    [21]

    Bao B C 2013 An Introduction to Chaotic Circuits (Science Press) p153 (in Chinese) [包伯成 2013 (科学出版社) 第153页]

    [22]

    Yang P, Bao B C, Sha J, Xu J P 2013 Acta Phys. Sin. 62 010504 (in Chinese) [杨平, 包伯成, 沙金, 许建平 2013 物理学报 62 010504]

  • [1] 杨红丽, 刘楠, 杨联贵. Mdm2介导的正反馈环对p53基因网络振荡行为的影响. 物理学报, 2021, 70(13): 138701. doi: 10.7498/aps.70.20210015
    [2] 谢盈, 朱志刚, 张晓锋, 任国栋. 光电流驱动下非线性神经元电路的放电模式控制. 物理学报, 2021, 70(21): 210502. doi: 10.7498/aps.70.20210676
    [3] 毕远宏, 杨卓琴, 何小燕. Mdm2生成速率调控的p53-Mdm2振子的全局动力学和稳定性. 物理学报, 2016, 65(2): 028701. doi: 10.7498/aps.65.028701
    [4] 王斌, 薛建议, 贺好艳, 朱德兰. 基于线性矩阵不等式的一类新羽翼倍增混沌分析与控制. 物理学报, 2014, 63(21): 210502. doi: 10.7498/aps.63.210502
    [5] 张晓芳, 韩清振, 陈小可, 毕勤胜. 慢变控制下Chen系统的复杂行为及其机理. 物理学报, 2014, 63(18): 180503. doi: 10.7498/aps.63.180503
    [6] 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
    [7] 杨祎巍, 刘佳林, 李斌. 基于比例积分控制的电压反馈型Buck变换器分岔. 物理学报, 2014, 63(4): 040502. doi: 10.7498/aps.63.040502
    [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] 吴旋律, 肖国春, 雷博. 数字控制单相全桥电压型逆变电路的改进离散迭代模型. 物理学报, 2013, 62(5): 050503. doi: 10.7498/aps.62.050503
    [10] 黄晨, 陈龙, 毕勤胜, 江浩斌. 机动车协商模型与分岔特性研究. 物理学报, 2013, 62(21): 210507. doi: 10.7498/aps.62.210507
    [11] 张方樱, 杨汝, 龙晓莉, 谢陈跃, 陈虹. V2控制Buck变换器分岔与混沌行为的机理及镇定. 物理学报, 2013, 62(21): 218404. doi: 10.7498/aps.62.218404
    [12] 李群宏, 闫玉龙, 杨丹. 耦合电路系统的分岔研究. 物理学报, 2012, 61(20): 200505. doi: 10.7498/aps.61.200505
    [13] 古华光, 朱洲, 贾冰. 一类新的混沌神经放电的动力学特征的实验和数学模型研究. 物理学报, 2011, 60(10): 100505. doi: 10.7498/aps.60.100505
    [14] 陈章耀, 毕勤胜. Jerk系统耦合的分岔和混沌行为. 物理学报, 2010, 59(11): 7669-7678. doi: 10.7498/aps.59.7669
    [15] 吴然超, 郭玉祥. 含一个非线性项混沌系统的线性控制及反控制. 物理学报, 2010, 59(8): 5293-5298. doi: 10.7498/aps.59.5293
    [16] 程为彬, 郭颖娜, 康思民, 汪跃龙, 霍爱清, 汤楠. Boost变换器中参数斜坡共振控制能力研究. 物理学报, 2009, 58(7): 4439-4448. doi: 10.7498/aps.58.4439
    [17] 王洪坡, 李 杰. 一类非自治位置时滞反馈控制系统的亚谐共振响应. 物理学报, 2007, 56(5): 2504-2516. doi: 10.7498/aps.56.2504
    [18] 施 卫, 贾婉丽, 纪卫莉, 刘 锴. 光电导开关工作模式的蒙特卡罗模拟. 物理学报, 2007, 56(11): 6334-6339. doi: 10.7498/aps.56.6334
    [19] 张 维, 周淑华, 任 勇, 山秀明. Turbo译码算法的分岔与控制. 物理学报, 2006, 55(2): 622-627. doi: 10.7498/aps.55.622
    [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
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出版历程
  • 收稿日期:  2013-01-09
  • 修回日期:  2013-02-13
  • 刊出日期:  2013-06-05

V2控制Buck变换器等效建模与分岔分析

  • 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) 和中央高校基本科研业务费专项资金 (批准号: SWJTU11BR033, SWJTU11CX029) 资助的课题.

摘要: 通过对V2控制Buck变换器电路进行降阶处理, 利用不同工作模式, 推导了两个边界电压, 建立了V2控制Buck变换器的等效一阶同步映射迭代模型, 研究了它的非线性分岔行为. 通过稳定性和工作模式分析, 推导了V2控制Buck变换器从稳定的周期1工作状态到次谐波振 荡状态转移以及从电感电流不连续导电模式 (DCM) 到连续导电模式 (CCM) 转移的条件. 研究结果表明, 当电路参数变化时, V2控制Buck 变换器发生了倍周期分岔和边界碰撞分岔, 不同的参数变化有着不同的分岔路由. 搭建了仿真和实验电路, 仿真和实验结果验证了等效迭代模型的有效性和理论分析的正确性.

English Abstract

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