混沌控制降低新型闭环DCDC+Boost变换器电磁干扰水平的研究
Boost变换器自激混沌抑制EMI的实验研究

t i ma .yrsac igti bfrain da rm , a k urn— d o t l d B o t o v f ro eaigi h o hs pB ee rh n hs i c t iga wec n ma ec re t u o mo ec nr l o s n e e p r t n ̄ a s oe c l n
Z N a- n Q US u— eg HA GJ nj , I h ihn i u s
(o t hn n e i eh o g , un zo 16 0 C i ) S uhC iaU i rt o c nl y G agh u5 0 4 , hn v  ̄ y fT o a
Ab ta t A co e he .i n in dsrt—mema f urn— d o t l d Bo s c n etri pee td i hs sr c : lsdtre dme so iceet po re tmo ec nr l ot o vre rsne nti i c oe s
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DCDC开关变换器混沌现象研究综述

DCDC开关变换器混沌现象研究综述摘要:DC/DC功率开关变换器是开关电源的核心部分,通过对其混沌现象的研究可以更加深刻地认识DC/DC变换器的本质,也会在将来基于混沌现象提出新的设计方法和控制策略,实现现有DC/DC变换器无法达到的性能。
本文介绍了DC/DC变换器混沌现象的研究现状,对DC/DC变换器混沌现象的基本建模方法进行了综合对比分析,展望了DC/DC变换器混沌研究的发展和未来应用前景。
关键词:DC/DC变换器;混沌;非线性Keyword:DC-DCconverter;chao;nonlinear0引言近年来,开关电源在许多领域例如邮电通讯、军事装备、交通设备、仪器设备、工业设备和家用设备等方面得到了广泛的应用,电源是各电子设备的核心,电源系统出故障就会使整个电子设备不能正常工作,因此,电源系统质量的优劣和可靠性的高低直接决定着整个电子设备的质量。
DC/DC开关变换器作为开关电源的核心技术,在实际运行中出现诸如运行状态突然崩溃、系统不能按设计要求运行、系统运行不稳定等不规则和奇异的现象是常有的事。
DC/DC开关变换器的非线性是固有的,在运行中出现非常多非线性现象也不足为奇[1]-[3],上述不规则和奇异现象是DC/DC开关变换器中混沌现象普遍存在的。
一旦DC/DC开关变换器在混沌区域运行,预测不了系统运行状态的原因就是混沌的不确定性,这对DC/DC开关变换器的控制性能造成的影响非常大,甚至会让它完全停止运行。
因此,我们不能只在稳定运行区域内研究DC/DC开关变换器,应该在非线性系统混沌现象理论的指导下,研究其运行规律。
1DC/DC开关变换器混沌现象研究现状目前,还没给混沌一个统一的定义,但混沌却有被人们普遍接受的基本特征:对初值的极端敏感性、存在不稳定周期轨道的稠密集、具有正的Lyapunov指数,功率谱连续、具有遍历性,普适性等。
早在20世纪80年代末,就有了关于DC/DC开关变换器的混沌现象的研究,而近些年来,这一领域的研究渐渐成为了国际上电力电子技术专家们研究的热门课题。
电动汽车DC/DC变换器电磁干扰研究

特 性 。在此基 础之 上 , 研 究 了降低 DC / DC变换器 E MI的有效措 施 , 满 足 了整车 使用 要求 。 关 键词 : 变换器 ;电动汽 车 ;电磁干 扰 中图分类号 : T M4 6 文献标识码 : A 文章编 号 : 1 0 0 0 — 1 0 0 X ( 2 0 1 4 ) 0 2 — 0 0 3 3 — 0 4
v e te r r , i t s E MI c h a r a c t e i r s t i c s i s o b t in a e d . On t h i s b a s i s , t h e e f e c t i v e me a s u r e s a r e r e s e a r c h e d t o r e d u c e he t E MI o f
车、 H E V和 纯 电动汽 车 ,是组成 电动汽 车动力 系
统 的关键部件 。 但D C / D C变 换器在工作过程 中的 高速 开关动作会形成严重 的 E MI ,对 整 车 电磁 环
( 1 . 重 庆长 安汽 车股份 有 限公司 ,重庆 4 0 1 1 2 0;2 . 重庆 长安福 特汽 车有 限 公司 ,重庆 4 0 1 1 2 0 )
摘要: D C / D C变 换器 是 电动 汽车 的关键 部件 , 同 时也是 最主 要的 电磁干 扰 ( E M I ) 源之 一 。对混 合动 力 电动汽 车 ( H E V) 平 台所 用 B u c k型 D C / D C变 换器 的工作 原理 和 E MI 形 成机 理进 行 了分析 , 搭建试 验 台架 , 获 得 了其 E MI
Boost变换器的混沌现象与同步仿真研究

Boost变换器的混沌现象与同步仿真研究蒋永年; 冯平; 王维俊; 蹇洁【期刊名称】《《电源技术》》【年(卷),期】2012(36)11【摘要】分析了单个Boost变换器的基本工作原理,并对其混沌行为进行了仿真研究。
通过电流功率谱,说明了工作在混沌状态下的Boost变换器电磁干扰水平较低的原因。
同时由于多个工作在混沌状态下变换器并联运行时需要进行同步均流,故进一步研究了两个独立Boost变换器的混沌同步技术。
并提出了在系统参数相同、初值不同条件下两个独立Boost变换器的全状态混沌同步技术。
通过仿真模型建立、程序设计,结果分析,模型修改进而提出了状态跟随同步的思想。
同时进一步对状态跟随同步技术进行了仿真研究,较好地实现了两个变换器的混沌同步。
为下一步研究并联条件下,变换器的同步均流问题奠定了同步理论与仿真基础。
【总页数】5页(P1717-1721)【作者】蒋永年; 冯平; 王维俊; 蹇洁【作者单位】重庆邮电大学重庆400065; 后勤工程学院重庆市401311【正文语种】中文【中图分类】TM464【相关文献】1.基于随机扩频的Buck-Boost变换器分岔与混沌现象的仿真分析 [J], 张初文;佟殿馨;李鑫;董知非;倪玮;房俊龙2.Buck-Boost变换器中分叉与混沌现象的研究 [J], 孙影;齐凤河;宋宏明3.光伏微逆变器中Boost变换器的混沌现象分析与控制研究 [J], 倪福银;李正明;潘天红4.DC-DC Boost变换器混沌现象研究 [J], 张玉梅;秦宏;黄硕5.BOOST变换器中混沌现象及其控制的仿真研究 [J], 任海鹏;刘丁因版权原因,仅展示原文概要,查看原文内容请购买。
混沌控制抑制DCDC变换器的电磁干扰

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华 中 科 技 大 学 硕 士 学 位 论 文
教授联名发表了一篇震动整个学术界的论文《周期 3 蕴含混沌》[5] ,这是一个关于混 沌的数学定理。李天岩和 Yorke 在动力学研究中率先引入 “ 混沌 ” (chaos)一词,为这一 新兴研究领域确立了一个中心概念,为各学科研究混沌树起一面统一的旗帜。 80 年代初 ,混沌研究己经发展成为一个既具有明确的研究对象和基本课题,又 含有独特的概念体系和方法论框架的新学科。1983 年物理学家 M. Berry 提出了混沌 学(chaology)这个名称[6],并已逐渐为科学界所接受。如今,对混沌现象的认识已成 为非线性科学中最重要的成就之一。混沌概念也与分形、孤立子、元胞自动机等概 念并行,成为探索复杂性的重要范畴。
1.1 混沌理论的创立和发展
早在 20 世纪初,法国数学家、物理学家 Henry Poincare 在研究三体问题时,发 现了三体引力相互作用能产生出惊人的复杂行为,确定性动力方程的某些解,具有 不可预见性,这就是人们后来所讲的动力学混沌现象[1] 。Poincare 也因此被公认为是 真正发现混沌的第一人。20 世纪 50 年代数字计算机的出现,为非线性和混沌科学的 研究提供了有力的工具。美国气象学家,麻省理工学院的 E. N. Lorenz 教授在进行天 气预报研究时,用简化的一个三阶常微分方程组模拟大气的对流,并用计算机进行 数值计算,结果发现其数值解缺乏周期性。由此,他得出结论: “ 一个确定性的系 统能够以最简单的方式表现非周期的形态” 。 1963 年,他在大气科学杂志上以 “ 确定 性的非周期流” 为题发表了自己的研究成果,这标志着一门新学科— — 混沌学创立的 起点[2] 。而 Lorenz 教授也因其关于混沌学的开创性研究而被誉为 “ 混沌之父 ” 。混沌 学的创立,在确定论和概率论这两大科学体系之间架起桥梁。它不仅改变人了们的 自然观,揭示一个形态和结构崭新的物质运动世界;也展现出了一个系统中确定性 和随机性的和谐统一。 在过去的五十年中,许多科学家为了发展和完善混沌理论,献出了自己毕生的 精力。正是由于他们的努力,才换来了混沌研究领域的一座座科研丰碑。KAM 定理 (以前苏联学者 A. N. Kolmogorov 、V. I. Arnold 和瑞士数学家 J. Moser 三人名字的首 位字母命名)被公认为创建混沌学理论的历史性标记[3]。1971 年,法国数学、物理学 家 D. Ruelle 和荷兰学者 F. Taken 联名发表了著名论文《论湍流的本质》 ,在学术界 第一个提出用混沌来描述湍流形成机理的新观点, 并独立发现了奇怪吸引子[4] 。 此后, 判别是否存在奇怪吸引子、刻画吸引子的特征,成了耗散系统混沌研究的基本课题。 1975 年,正在美国马里兰大学攻读博士学位的华人学者李天岩和他的导师 J. Yorke
混沌控制降低Boost型变换器电磁干扰水平研究

混沌控制降低Boost型变换器电磁干扰水平研究
张旭辉;张绍忠;徐磊
【期刊名称】《微计算机信息》
【年(卷),期】2007(000)05S
【摘要】本文研究了具有上下限电流控制的闭环DC/DC Boost变换器工作在周期及混沌状态下的频谱特征,证明了工作于混沌状态下的变换器可以有效的降低电磁干扰(EMI)水平。
理论分析及仿真结果均证明,本文给出的电压、电流闭环反馈型变换器,既具有较低的电磁干扰水平,又能够保持输出电压稳定。
使应用混沌控制降低开关电源电磁干扰水平的研究,更向实用化趋近。
【总页数】3页(P264-265,243)
【作者】张旭辉;张绍忠;徐磊
【作者单位】平顶山工学院,河南平顶山467000;郑州大学
【正文语种】中文
【中图分类】TM46
【相关文献】
1.降低Boost型变换器电磁干扰水平的峰值电流控制方法 [J], 吴振军;鲁静;赵坤;高金峰
2.不同混沌源调制信号降低Boost型变换器电磁干扰水平研究 [J], 高金峰;熊军华
3.混沌调制技术降低Buck型变换器电磁干扰水平研究 [J], 高金峰;吴振军;赵坤
4.应用混沌控制降低Boost型变换器EMI水平研究 [J], 高金峰;黄明明;赵昆
5.混沌控制降低Boost型变换器电磁干扰水平研究 [J], 张旭辉;张绍忠;徐磊
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利用混沌信号降低Cuk变换器的电磁干扰

• 37•利用混沌信号降低Cuk变换器的电磁干扰国网安徽省电力有限公司亳州供电公司 胡 帆 张博博 尚广超 【摘要】混沌信号具有内在随机性及宽频谱特性,可以用来降低开关电源的电磁干扰。
本文首先对一种新型混沌电路-蔡氏对偶电路进行建模,验证混沌信号的内在随机性,得到电路输出的混沌信号,然后给出一种方法对混沌信号进行处理,得到混沌调制信号,利用得到的混沌调制信号控制Cuk变换器的工作。
通过观察Cuk变换在标准PWM模式下及混沌调制模式下的电感电流相图及频谱图,证明了混沌信号可以用来降低开关电源的电磁干扰。
【关键词】混沌信号;蔡氏对偶电路;Cuk变换器;电磁干扰1.引言近年来,我们面对新技术革命的浪潮,云计算、大数据、物联网、智能电网建设和新能源发电在全国迅猛发展,尤其是分布式发电、用户需求侧电能质量等新技术的持续推进,电网电源、运行方式、电网拓扑与负荷特性发生了巨大的变革,由此产生的电能质量问题也日益引起业界的广泛关注,成为热点。
电能质量限值的确定主要考虑了电能质量与电磁兼容的关系。
满足电能质量的要求依赖于电磁兼容的控制,也就是说,在电磁兼容良好控制的基础上,才可能从技术经济上实现电能质量的控制目标,电磁干扰的问题再一次成为各学者研究的一个重点方向[1]。
开关电源由于其高可靠性、高效率以及体积小等优点得到了广泛利用,然而同时人们又被开关电源的电磁干扰问题所困扰。
混沌信号具有内在随机性,且其功率谱较周期信号更宽,在一定频率范围内呈连续分布[2]。
所以,在开关电源电路总能量一定的前提下,利用混沌信号的宽频谱来代替周期信号的离散频谱,可以降低谱峰,从而起到降低开关电源电磁干扰的效果。
本文选用新兴的经典混沌电路“蔡氏对偶电路”作为信号源,首先对其电路及其混沌工作状态进行了简单的介绍,并验证了混沌信号的内在随机性,且在此电路基础上得到其输出的混沌信号,然后给出一种信号转换方法,得到可用于控制变换器的混沌调制信号,最后选用Cuk型变换器作为研究对象,建立可视化仿真,使Cuk变换器工作于混沌调制模式下,证实了利用混沌信号来降低开关电源电磁干扰的可行性。
混沌频率调制降低开关电源传导EMI的研究

Re c i n o n c e EM I i du to fCo du t d n Swic ng Po r S ple t t hi we up i s、 h
维普资讯
第4 2卷 第 7期
20 0 8年 7 月
电 力 电 子 技 术
Po rEl cr nis we e to c
Vo.2 1 ,No7 4 .
混沌频率调制降低开关 电源传导 E 的研究 MI
李 志 忠 , 李优 新
(. 1 华南理工大学 , 东 广州 广 5 0 4 ; . 东工业大学 , 东 广州 16 0 2广 广 50 0 ) 10 6
Ke wo d : o r u p y u s i t d l t n/ee to ma n t n ef r n e;c a t rq e c d l t n y r s p we p l ;p le w d h mo u a i s o lc r — g ei i t r e c c e h o i fe u n y mo ua i c o
Ch o i e u n y M o u a i n a t Fr q e c d l t c o
L iz o g 一.LIYo x n IZh — h n u i g
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面有较明显的效果。
最后,以开环变换器实现的电路为基础,设计了具有电压反馈回路的闭环
D /C s型变换器电 仿真结果表明,闭 C Bo D ot 路。 环状态下的变换器能够在保持电
pr d d u l-eid d a s t.eer g te et m aatr ei , bep r a c o sae fri t h s cr c rce o o o n h t R n o p u h
-i i o cn et tru h r dd u l g uct n te o.e r t f vr r o g p i -o bi bfrai t h ca s sc o e h eo n i o o h w cni te cp i ter ta te vr r cas t h s w r o f m cn et hoy t cn et i h o s e a e r h o n h h o e n t a l a o E lv l n a i p r d t. MI e ta t t ei s e e h h n o t a T i l t o g t c ci e ei t a lz a c ae ru h e rut pr n, e aye d mpr te hr y h d, h i x me w n n o h E lv l n n w( t ma i m- nmu c re t td nrl, MI e a g wi e mo e h xmu mii m rn l e c t ) u i mi o o pooyeo l i m xm m ur t m t cnrl n cnt t rt p(ny t t w h ai u cr n i i d ot ) d o s n e l e oa a
压稳定的前提下使变换器工作于混沌状态。 本文给出的电压、 电流闭环反馈型变 换器, 既具有较低的电磁干扰水平, 又能够保持输出电压稳定。 本文的研究结果,
使应用混沌控制降低开关电源电磁干扰水平的研究,更向实用趋近。
关键词:混沌、开关电源、 变换器、电磁干扰 (M ) E I 、电磁兼容性(MC. ( ) E
郑 州大学 工学硕 士论 文
所谓电磁兼容性是指设备在规定的电磁环境中, 不因受电磁干扰而降低工作 性能, 以及它本身的电 磁发射不应大于规定的极限值, 以免影响其它设备的正常工 作。电 磁兼容性用电 磁发射( 传导、辐射) 和敏感度来衡量。国家军标 GB5-8 J11 6 中对各类军用设备电源的电磁发射及敏感度极限值有明确的规定。国外也有相应
压及开关电流均为方波, 该方波所含的高次谐波的频率可达方波频率的 10 次以 00 上。同时,由于电源变压器的漏电感及分布电容,以及主功率开关器件的工作状 态并非理想,在高频通断时,常常产生高频高压的尖峰谐波振荡,该谐波振荡产 生的高次谐波,通过开关管与散热器间的分布电 容传入内部电路或通过散热器及 变压器向空间 辐射[1 4 。这些干扰会严重污染周围的电 - 8 磁环境和电 源系统。因此有 必要提高开关电源的电磁兼容性以避免这些危害。
第一章 绪 论
11 开关电源发展现状 .
随着半导体技术的飞速发展,尤其是大规模集成电路的广泛应用,电子设备 得以向小型化、固态化的方向发展。这当然也对电源设备提出更高的要求,要求
电源设备同样向 着小型化,高效化方向发展。开关电 源的出现,成为电源领域的 一次革命,尤其是 7 年代以来,开关电 0 源技术在世界各发达国家得到广泛应用。 开关电源由于功率变换器工作频率很高,且开关晶体管工作于开关状态,因而甩 掉了笨重的工频变压器,使电源的体积重量大幅减轻,而效率却比采用工频变压 器的线性电源大大提高。 近年来,开关电源不断向高频化方向发展,随着一些功 能完备的集成控制电路的涌现,开关电源电路也日益简单化,在与线性电源的市 场竞争中 呈现了先导之势[1 1 - 3 目 前,电子电源技术正在酝酿着新的突破,尤其是谐振式电源的出现,将电 源的工作频率提高到兆赫兹,使得开关电源日 益高效化,小型化,高频化,许多 采用软开关技术的产品已经初见端倪。随着技术的不断发展,高频开关电源在设
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制降低开关模式电源电磁干扰水平思想的潜在优势。
其次, CD B o 型变换器为研究对象, 以D /C s ot 分别对工作于周期、 倍周期以
及混沌状态下变换器的谐波分布关系进行了讨论。 通过对变换器倍周期分岔通向
混沌过程中频谱特征的研究, 从理论上证实了工作于混沌状态的变换器的电磁干
扰水平比工作于周期状态的变换器的电磁干扰水平要低的概念。 第三, 通过电路实验, 对周期开关变换器、原型 ( 仅具有电流上限) 变换器
i d c t t a t e e n i ae t n w h h
i ti tei n t l h s lw r l e,b t n e te tu n s s o o y a e E h h s n a o MI r u c k p o p t e v a e h u vl g s ay S te ls rslp t rsac t rd c E lv l ot e d. h aa i eut te ee rh e u e a t e o n y s u h o MI e e o nw oe 一lo D / C ot vr r cnrln ca s te f c sd o p D B scn et b o t l g o o h e l C o o e y o i h r etl ut r uny t l D / C o s c vr r. e e m na rsl e o oe o t T x i e
d mo s ae l ta te w n etr rs te a t sae s e n t t smey h t n c v r w k i h c oi tt h a r a h e o e o n h c a
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At s , w l t a
co e - o c n etr n r i c a s ae i a lsdl p v r c w k n o s t w t o o e a o h t h s be tu v l g .h c n et w t b t v l g a d re t d ak t l o p t t eT e vr r h h t e c rn feb c a u oa o e i o oa n u e
II I
郑 重 声 明
本人的学位论文是在导师指导下独立撰写并完成的,学位论文没
有7窃、抄袭等违反学术道德、学术规范的侵权行为 否则,本人愿 9
意承担由此产生的一切法律责任和法律后果,特此郑重声明。
学 论 作 签 ) +、格 位 文 者(名:Z 1 -
20 年 5 8日 06 月
浑沌控制降低新型闭环D /C ot CD B s变换器电磁干扰水平研究 o
计上所遇到的难题均会得到妥善的解决,开关电源的应用范围也将更加广泛。
12开关电源的电磁干扰问题 .
近年来,开关电源以其高效、灵活、轻巧等优点得到广泛的应用,但从电磁 兼容的观点上看来,开关电源本身又是严重的电磁干扰源,会产生多种类型的干 扰信号,对设备及系统的正常运行构成潜在的威胁。 在开关电源中,主功率开关管在很高电压下,以高频开关方式工作,开关电
摘要
摘
要
开关电源的电磁兼容 问题一直是电源设计中要考虑的重要因素。 本文借助开
关电源中固有的混沌现象, 对从源头上抑制开关电源电磁干扰水平的混沌控制方 式进行了研究。
论文首先简要介绍了目 前开关模式电源降低电磁干扰水平, 提高电磁兼容性
常用的方法与措施。 分析了传统降低电磁干扰水平技术的局限性以及应用混沌控
Ab t c s at r
Ab ta t sr c
T e o lm ai otn fco mut c niee w e a h E MC be i r t tr s b o s rd h n p r s mp a a e d
s i hd w t e 一mo e w r py ds n d I ti tei w iv s gt te c d p e sp l i ei e . hs s e et ae o u s g n h s n i h w y dpes i s i hd a t ers E o MI w t e 一mo e w r py te us s g n c d p e sp l i h s re e o u n o t a acrig . ih rn c a t p e o n n i codn t te ee t oi h n meo i t o h n h c n A te gn ig h t s nn o te ei w it d c sv rl a meh d t b i h e f h s, e r u e ea uu l to s no e s s py dpes ad l rt o s i hdmo e w r py i l t ers E m o MI a i a E n me o MC w t e- d p e sp l. f c o u At sme we ay e l tt n sme dt n l to s te t h a i me a lz te ai o o t io a me d ad n h i mi o f r i a h n te t t l d es cnrl cas dpes o s i hmo e h p e i g o n s o o t o ho t ers E o na o f o f o MI w t - d f c