功率因数校正Boost变换器中慢时标分岔的影响因素分析与分岔控制

由于开关非线性,功率因数校正(power factor correction,PFC)Boost变换器中会出现工频周期尺度上的分岔,即慢时标分岔。首先分析所有影响慢时标分岔的因素,并揭示其影响规律;然后引入负载电流前馈方法,使PFC变换器在远离饱和区工作,实现对慢时标分岔的控制;最后,实验验证了理论分析和仿真的结果。研究结果有助于更好地理解PFC变换器中的慢时标分岔,对PFC变换器的设计也有一定的参考价值。

功率因数校正Boost变换器中快时标分岔的实验研究

由于开关的动作,功率因数校正(power-factor-correc-tion,PFC)Boost变换器本质上是分段光滑的非线性系统,从而导致快时标分岔的产生。通过实验,该文首次发现了一类在输入电压最大值附近发生的快时标分岔;详细讨论了快时标分岔对PFC变换器性能的影响;由于电流环输出的特点决定了变换器是否会出现快时标分岔以及分岔区域的大小,该文分析了影响电流环输出的主要因素,包括电流环参数、电感值和输入电压有效值。研究结果将有助于深入地理解PFC变换器的快时标分岔,也为PFC变换器的设计提供了有益的参考。

基于预测-校正的同伦延拓法追踪高维Hopf分岔点研究

将同伦延拓思想应用于电力系统Hopf分岔点的求解中,提出一种新的基于割线预测-校正的同伦延拓法来追踪Hopf分岔点。该算法为同伦延拓法提供了简单有效的实现方法,利用割线法进行方向预测跟踪Hopf分岔同伦路径,与常用的切线法相比,由于未涉及矩阵求逆运算,计算量大大减小;同时运用自动步长控制策略,既保证计算的精确度,又兼顾到计算速度,确保校正步的有效执行。最后,通过WSCC3机9节点系统验证了该方法的实用性、可靠性以及优越性。

单级PFC变换器中的Hopf分岔

由单级PFC变换器的精确状态方程出发,通过数值仿真观察该变换器中的低频振荡现象。仿真结果表明,低频振荡现象的发生会增加输入电流的总谐波畸变,从而降低系统的功率因数。通过简化分析发现,低频振荡实际上是由系统后级的Forward变换器发生了Hopf分岔而引起,并据此给出系统的稳定性边界。最后进行了实验研究,验证了仿真和分析结果。本研究有助于更好地理解单级PFC变换器中的非线性动力学行为,对该类系统的设计具有一定的指导意义。

单周期控制三电平Boost功率因数校正变换器的慢尺度分岔分析

对单周期控制三电平Boost功率因数校正(PFC)变换器中存在的慢尺度分岔现象进行了研究,基于Floquet乘子法分析了主要电路参数对系统稳定性的影响.首先,分析了该电路的工作原理,并由输入输出功率平衡推导出电路的简化模型.然后,采用谐波平衡法求解出电路的周期解,根据Floquet理论分析周期解的稳定性.通过计算Floquet乘子,分析了电路中电压反馈电阻Rvf对系统慢尺度分岔行为的影响.搭建电路仿真模型,验证了简化模型及Floquet理论分析的正确性.最后,计算了电路中其他参数组成的稳定边界.研究结果表明,正确选择三电平Boost PFC变换器的电路参数对于其稳定运行,提高输入侧功率因数具有重要意义.

Boost PFC变换器快时标分岔的控制方法

基于对峰值电流型Boost功率因数校正(PFC)变换器的离散建模,得到变换器电感电流的频闪映射图,并利用相轨迹更好地揭示了输入电压和电感电流稳定性的关系。为了避免分岔,使变换器稳定工作在单周期态,分别采用参数微扰法和双积分滑模法进行分岔控制。仿真结果表明,与参数微扰法相比,双积分滑模法不需要施加外部扰动,具有更好的鲁棒性,能有效地避免因输入电压变化所产生的分岔现象,还弥补了参数微扰法在快时标分岔控制效果中的不足,并获得更高的功率因数值。

Boost PFC变换器快时标分岔分析及其双积分滑模控制

为了分析峰值电流型Boost PFC(power factor correction)在快时标下的非线性现象,建立Boost PFC变换器的离散迭代映射,并基于此映射推导其状态转移矩阵的表达式,得到系统分岔的条件,通过仿真观察系统电感电流在输入电压周期内出现的间歇性分岔和混沌现象。为了避免分岔,使系统稳定工作在单周期态,采用双积分滑模的控制方法。仿真结果表明:与常规的斜坡补偿法相比,双积分滑模法不需要施加外部扰动,且具有良好的鲁棒性,在有效地避免因输入电压变化所产生的分岔现象的同时,让Boost PFC具有较高的功率因数(PF),且算法简单,易于实现,对PFC变换器的分岔控制提供了借鉴。

直流充电桩前级变换器快时标分岔抑制

为分析直流充电桩前级峰值电流控制Boost功率因数校正变换器在快时标下的非线性分岔现象,加入控制手段对分岔现象进行有效抑制。首先,建立变换器的频闪映射模型,通过模型数值仿真结果再现系统电感电流出现的间歇性分岔和混沌现象;然后,加入自整定PI控制共振微扰法的控制手段对分岔现象进行抑制,让系统始终稳定工作在单周期态。仿真结果表明,与固定斜坡补偿控制法相比,自整定PI控制共振微扰法在对分岔和混沌现象有效抑制的同时,弥补了固定斜坡补偿方法会出现输入电流死区的不足,并使系统具有较高的功率因数和更好的鲁棒性,且该算法在工程应用中易于实现。

平均电流控制型PFC Boost变换器中的低频分岔现象研究

在设计和分析平均电流控制型功率因数校正(PFC)Boost变换器时,通常假设其工作在电流连续模式下,而采用电流连续模式下的平均模型分析变换器的动力学特性.而实际的变换器可能工作在电流断续状态,当变换器负载较小时,电流断续状态更加明显.因此,采用电流连续状态下的平均模型无法准确描述变换器的特性,尤其是混沌和分岔现象.本文采用考虑电流断续工作状态的状态空间模型,对PFC变换器中的低频分岔现象进行了分析,得到了低频分岔图,使该变换器由倍周期分岔到达混沌的路径更加清楚,使人们可以更全面理解这种变换器的动力学行为.并从分岔的角度分析了变换器的稳定性.其结果表明,变换器的输出电容和负载对变换器的稳定性具有很强的影响.通过给出的参数分岔图和二维参数与稳定性的映射图,为更好地设计变换器提供了指导.仿真分析结果和实验结果表明了本文所提方法的合理性和结果正确性.

基于UC3854A控制的PFC中分岔现象仿真研究

为深入了解基于UC3854A控制的PFC变换器中的动力学特性,研究系统参数变化对变换器中分岔现象的影响,在建立Boost PFC变换器双闭环数学模型的基础上,用Matlab软件对变换器中慢时标分岔及混沌等不稳定现象进行了仿真。在对PFC变换器中慢时标分岔现象仿真的基础上,分析了系统参数变化对分岔点的影响,并进行了仿真验证。仿真结果清晰地显示了输入整流电压的幅值变化对系统分岔点的影响。

基于Matlab的PFC Boost变换器仿真研究和实验验证

介绍了平均电流控制型PFCBoost变换器的结构,分析了其工作原理。分别采用PowerSystem工具箱和考虑电感电流断续工作状态的C-MEX文件S函数建立了主电路模型,对平均电流控制型PFCBoost变换器进行了仿真。仿真结果表明,与PowerSystem工具箱模型相比,基于C-MEX文件的S函数仿真模型能够准确仿真电流断续工作状态,仿真速度快。设计了电路样机进行了实验研究,仿真结果与实验结果一致,证明了该方法的正确性。利用该方法可以高效地仿真研究系统结构和参数变化时性能变化情况,得到的平均电流控制型PFCBoost变换器的混沌分岔图,为更好地理解和设计这种变换器提供了有利的工具。

平均电流型Boost PFC非线性现象分析

针对PFC电路中的非线性现象,本文以输出电容和负载电阻为分岔参数,UC3854为控制芯片,在saber软件中对平均电流型Boost PFC电路进行了仿真,仿真结果表明在分岔参数变动的情况下,电路可能会出现慢时标分岔、混沌等非线性现象。最后,利用输出电压和电感电流之间的相图对该现象进行了分析。本文的研究对PFC电路的稳态设计和全面理解其动力学行为具有重要意义。

负载对DCVM Cuk PFC变换器稳定性的影响

以不连续电容电压模式Cuk功率因数校正变换器为例,描述了当系统负载增大时存在的慢尺度分岔现象。分析了慢尺度分岔现象的特点和产生原因,根据功率平衡原理推导了系统的谐波平衡解,并进行仿真验证文中理论。结果表明,随着负载电阻的增大,系统会进入倍周期分岔继而进入混沌状态,电路在轻载状态下容易发生分岔现象。这类慢尺度分岔现象及相关分析得到了实验验证。

控制电容参数对DCVM Cuk PFC稳定性的影响

对控制电容参数的改变导致不连续电容电压模式Cuk功率因数校正变换器存在的慢尺度分岔现象进行了研究。基于谐波平衡法和Floquet理论对系统进行分析,研究结果表明:减小控制电容,系统由稳定发生倍周期分岔继而进入混沌,在分岔过程中系统模态没有改变,这与主电路电容引起混沌时电路存在多种模态无规律切换显著不同。并给出了输入电压和负载分别变化时,控制电容的临界稳定值。最后,通过电路实验验证了理论分析的正确性。

BOOST峰值电流型PFC变换器的稳定性分析

以BOOST峰值电流型PFC变换器为研究对象,采用数值仿真法和解析建模法对其进行建模及稳定性分析。首先通过MATLAB/Simulink应用软件建立BOOST峰值电流型PFC变换器的电路模型,通过仿真研究其分岔现象,然后建立离散映射方程,并由雅可比矩阵法来分析分岔现象,从而得出各参数的稳定边界。其结果可为BOOST峰值电流型PFC变换器的设计、运行提供依据。