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单周期控制变换器慢时标动力学
简介
前 言
在科学界有句名言∶世界的本质是非线性的。人们认识自然的过程经历了从简单到复杂、从单变量到多变量、从线性到非线性的发展阶段。作为电气工程的一个方向，功率变换器有着同样的发展过程。
功率变换器是典型的非线性系统，会表现出非线性系统特有的分岔和混沌等现象。由于这些非线性现象会使得变换器的正常运行受到影响，破坏其安全工作，所以要深入分析这些非线性现象发生的原因，认识它们的特点。过去二十多年的研究主要集中于各种线性控制的功率变换器中的非线性动力学行为，而对非线性控制的功率变换器中的非线性动力学行为则知之甚少。在功率变换器的非线性控制方法中，单周期控制是一种应用非常广泛的方法。
单周期控制 Buck 和 Boost 变换器是两种最基本的变换器拓扑结构。本书从这两种变换器开始，研究了多种单周期控制变换器的非线性行为。首先，建立了单周期控制 Buck 变换器的采样数据模型，对其进行分析。通过对单周期控制 Boost 变换器的分析，基于平均模型，提出了采用 washout 滤波器消除分岔的方法。其次，讨论了单周期控制 Cuk变换器，提出了采用washout 滤波器的方法来稳定变换器，利用输入级电容电压作为 washout 滤波器的输入消除分岔。再次，研究了单周期控制 Boost 功率因数校正（PFC）变换器的慢时标分岔现象。利用双平均方法和谐波平衡法建立了描述单周期控制 Boost PFC变换器动力学行为的直流分量模型、一次和二次谐波分量模型。通过对这些模型平衡点的分析和合理的假设，分析了主要电路参数的稳定工作范围。接着提出了采用 washout 滤波器控制平均电流模式控制 Boost PFC 变换器中的慢时标倍周期分岔。
前 言
在科学界有句名言∶世界的本质是非线性的。人们认识自然的过程经历了从简单到复杂、从单变量到多变量、从线性到非线性的发展阶段。作为电气工程的一个方向，功率变换器有着同样的发展过程。
功率变换器是典型的非线性系统，会表现出非线性系统特有的分岔和混沌等现象。由于这些非线性现象会使得变换器的正常运行受到影响，破坏其安全工作，所以要深入分析这些非线性现象发生的原因，认识它们的特点。过去二十多年的研究主要集中于各种线性控制的功率变换器中的非线性动力学行为，而对非线性控制的功率变换器中的非线性动力学行为则知之甚少。在功率变换器的非线性控制方法中，单周期控制是一种应用非常广泛的方法。
单周期控制 Buck 和 Boost 变换器是两种最基本的变换器拓扑结构。本书从这两种变换器开始，研究了多种单周期控制变换器的非线性行为。首先，建立了单周期控制 Buck 变换器的采样数据模型，对其进行分析。通过对单周期控制 Boost 变换器的分析，基于平均模型，提出了采用 washout 滤波器消除分岔的方法。其次，讨论了单周期控制 Cuk变换器，提出了采用washout 滤波器的方法来稳定变换器，利用输入级电容电压作为 washout 滤波器的输入消除分岔。再次，研究了单周期控制 Boost 功率因数校正（PFC）变换器的慢时标分岔现象。利用双平均方法和谐波平衡法建立了描述单周期控制 Boost PFC变换器动力学行为的直流分量模型、一次和二次谐波分量模型。通过对这些模型平衡点的分析和合理的假设，分析了主要电路参数的稳定工作范围。接着提出了采用 washout 滤波器控制平均电流模式控制 Boost PFC 变换器中的慢时标倍周期分岔。
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