DC-DC buck變換器的混沌現(xiàn)象分析及其控制

由式(9)可知，當(dāng)S=1時(shí)，開關(guān)閉合，則控制加入，而S=0時(shí)，則開關(guān)斷開，控制不起作用。因此，該反饋控制器可描述為脈沖反饋控制。在此僅以電感電流為控制變量，設(shè)計(jì)控制器為

當(dāng)E=38 V，隨控制參數(shù)K增加的系統(tǒng)平均能量分岔圖如圖5(a)所示，隨著控制參數(shù)K的增加，系統(tǒng)的平均能量減小，且K=6.8時(shí)，系統(tǒng)的平均能量突然急劇下降，從而使系統(tǒng)從混沌狀態(tài)進(jìn)入穩(wěn)定的周期狀態(tài)。但在工程上，要求系統(tǒng)穩(wěn)定于周期1狀態(tài)，因此，以1個(gè)周期為考察對(duì)象，如果在一個(gè)周期里，系統(tǒng)可將開關(guān)閉合時(shí)從電源處吸收的能量，在開關(guān)斷開時(shí)全部傳遞給負(fù)載，即在一個(gè)周期內(nèi)，系統(tǒng)的外在表現(xiàn)為既不吸收能量，也不釋放能量，而只是傳遞能量，則系統(tǒng)穩(wěn)定工作在周期1狀態(tài)。從圖5(b)可看出，20.4

3 電路設(shè)計(jì)及仿真

為進(jìn)一步說明控制器設(shè)計(jì)方法的正確性和有效性，采用Pspice電路仿真軟件進(jìn)行電路設(shè)計(jì)和仿真，其電路如圖7所示，圖中U為一控制開關(guān)，當(dāng)U閉合時(shí)，則控制加入;U斷開時(shí)，則控制器不作用，H為一電流控制電壓源，并與輸入電壓源進(jìn)行串聯(lián)，其控制輸入端與0.001 Ω采樣電阻R6并聯(lián)。所以流控電壓源的控制電壓為0.001 iLV，其在流控電壓源的輸入端引起的控制電流為0.001 K1iLA，該流控電壓源輸出電壓為0.00 1K2K1iLV，其中，K1為流控電壓源輸入端增益;K2為流控電壓源輸出端增益;Kc=K2K1為流控增益。因此，Kc=-1 000K/L。根據(jù)上述理論分析和數(shù)值模擬得到的控制參數(shù)K的取值范圍，來選擇流控電壓源的增益，可滿足穩(wěn)定uuck變換器于周期1狀態(tài)。在t=20 ms后，加入控制器，其電感電流和輸出電壓的時(shí)域圖如圖8所示，從電路仿真的角度證實(shí)了該控制方法的正確性和有效性。

4 結(jié)束語

本文從系統(tǒng)能量的角度，分析了電壓反饋型DC—DC buck變換器混沌產(chǎn)生的原因，得出在其它參數(shù)不變的情況下，隨著輸入電壓的增加，系統(tǒng)的平均能量增大，當(dāng)系統(tǒng)平均能量增大到某一極限值時(shí)，則系統(tǒng)的平均能量急劇增加，并出現(xiàn)跳躍現(xiàn)象，從而導(dǎo)致系統(tǒng)混沌產(chǎn)生。并根據(jù)在周期nT內(nèi)，系統(tǒng)能量的傳遞情況，指出了系統(tǒng)如果在周期nT內(nèi)，去掉暫態(tài)過程后，能將所有從電源處吸收的能量，毫無保留地傳遞給負(fù)載，即系統(tǒng)在周期nT內(nèi)只是起一個(gè)能量傳遞的作用，則整個(gè)系統(tǒng)穩(wěn)定于周期nT狀態(tài)。并基于該電壓反饋型buck變換器的混沌產(chǎn)生的原因，設(shè)計(jì)以電感電流為控制變量的反饋控制器，通過理論分析、數(shù)值仿真以及電路仿真實(shí)驗(yàn)證實(shí)了該控制方法的有效性。另外，基于以上設(shè)計(jì)方法，還能以其他變量為控制變量，設(shè)計(jì)線性或非線性的脈沖反饋控制器，控制該電路系統(tǒng)穩(wěn)定于周期1狀態(tài)。