DC-DC變換器非線性混沌現(xiàn)象研究

1 引言

　　DC－DC變換器是開關(guān)電源的核心技術(shù)，實(shí)際運(yùn)行中常常會(huì)出現(xiàn)一些奇異或不規(guī)則現(xiàn)象，諸如臨界運(yùn)行的突然崩潰、不明的電磁噪聲、控制系統(tǒng)的間歇振蕩、系統(tǒng)運(yùn)行的不穩(wěn)定和系統(tǒng)無法按設(shè)計(jì)要求工作等等。這些現(xiàn)象由來已久，然而長期以來人們都把它們歸納為系統(tǒng)故障和外界隨機(jī)干擾，影響了DC-DC變換器的研究、設(shè)計(jì)和開發(fā)，使得DC－DC變換器性能的提高受到極大的限制。
　　眾所周知，DC－DC變換器是一個(gè)固有開關(guān)非線性系統(tǒng)，因此變換器運(yùn)行必然遵循非線性運(yùn)行規(guī)律。現(xiàn)有的研究表明已被觀察到DC-DC變換器的奇異或不規(guī)則現(xiàn)象是一些典型的混沌現(xiàn)象 [1]。顯然當(dāng)DC－DC變換器工作在混沌狀態(tài)時(shí)，混沌運(yùn)動(dòng)的貌似隨機(jī)性將導(dǎo)致系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)無法預(yù)測(cè)，使DC－DC功率變換器的控制性能受到極大的影響，甚至完全不能工作。因而突破現(xiàn)有在線性范圍內(nèi)或穩(wěn)定運(yùn)行區(qū)域內(nèi)研究DC－DC變換器的局限性，從非線性系統(tǒng)混沌理論的高度探索DC－DC變換器的運(yùn)行規(guī)律，對(duì)有效地提高DC－DC變換器運(yùn)行性能，具有重大的理論和實(shí)際意義。
　　通過對(duì)各種DC－DC變換器的混沌現(xiàn)象探索和研究，可以達(dá)到如下重要的目的：（1）在變換器設(shè)計(jì)中優(yōu)化參數(shù)設(shè)計(jì)，避免有害混沌現(xiàn)象的出現(xiàn)，消除奇異或不規(guī)則現(xiàn)象，使DC－DC變換器穩(wěn)定運(yùn)行；（2）由于混沌運(yùn)動(dòng)中存在很多不穩(wěn)定的周期軌道，可以采用混沌控制技術(shù)，控制DC－DC變換器工作在預(yù)期的周期軌道上，從而實(shí)現(xiàn)周期軌道的快速變換，使DC－DC變換器的工作性能超常規(guī)的提高；（3）利用DC－DC變換器的混沌特性實(shí)現(xiàn)常規(guī)控制難以實(shí)現(xiàn)的技術(shù)，如利用混沌功率譜特性降低DC－DC變換器中的電磁干擾、利用混沌同步特性實(shí)現(xiàn)DC－DC變換器的均流技術(shù)、利用混沌運(yùn)動(dòng)的初值敏感性提高DC－DC變換器的動(dòng)態(tài)響應(yīng)特性等。
　　為此本文將在簡要介紹非線性混沌理論基礎(chǔ)上，歸納DC-DC變換器混沌運(yùn)動(dòng)的基本類型，總結(jié)現(xiàn)有DC-DC變換器混沌運(yùn)動(dòng)的研究方法，綜合DC-DC變換器混沌現(xiàn)象的抑制或控制技術(shù)，提出非線性混沌運(yùn)動(dòng)在DC-DC變換器應(yīng)用的研究思路。

2 DC－DC變換器中的混沌現(xiàn)象

　　長期以來，對(duì)客觀事物運(yùn)動(dòng)規(guī)律的描述，一直采用確定論和概率論兩種體系，確定論的基礎(chǔ)是牛頓力學(xué)，用以描述事物的確定性運(yùn)動(dòng)；而概率論的基礎(chǔ)是統(tǒng)計(jì)學(xué)，用以描述事物的隨機(jī)運(yùn)動(dòng)，代表性的成果是量子力學(xué)。確定性運(yùn)動(dòng)和隨機(jī)運(yùn)動(dòng)被認(rèn)為是涇渭分明、毫無關(guān)系的兩種類型的運(yùn)動(dòng)，確定性運(yùn)動(dòng)可以用確定性方程所描述，隨機(jī)運(yùn)動(dòng)只能用統(tǒng)計(jì)學(xué)規(guī)律所描述，沒有人懷疑它們之間存在由此及彼的關(guān)系。直到上世紀(jì)60年代初，美國氣象學(xué)家Lorenz在對(duì)大氣對(duì)流模型作數(shù)值計(jì)算時(shí)，首先發(fā)現(xiàn)了耗散系統(tǒng)中的混沌運(yùn)動(dòng)，即發(fā)現(xiàn)確定性系統(tǒng)可以產(chǎn)生類似隨機(jī)的運(yùn)動(dòng)，從而使人們有理由認(rèn)為許多以往被視為隨機(jī)的運(yùn)動(dòng)可能是由確定性系統(tǒng)所產(chǎn)生，確定性運(yùn)動(dòng)與隨機(jī)運(yùn)動(dòng)可能存在某種必然的聯(lián)系，存在由此及彼的關(guān)系。因而混沌運(yùn)動(dòng)也被視為上一世紀(jì)自相對(duì)論和量子力學(xué)的第三大重大發(fā)現(xiàn)，Lorenz也成為第一個(gè)針對(duì)現(xiàn)實(shí)物理系統(tǒng)進(jìn)行混沌研究的科學(xué)家。
　　混沌運(yùn)動(dòng)的發(fā)現(xiàn)，使人們開始重新審視以往許多已被定論的研究成果，幾乎涉及各個(gè)科學(xué)研究領(lǐng)域，都在證實(shí)確定性運(yùn)動(dòng)與隨機(jī)運(yùn)動(dòng)的關(guān)系，取得了許多重大的研究成果，澄清了許多重大現(xiàn)象的實(shí)際產(chǎn)生原因，并應(yīng)用混沌特性實(shí)現(xiàn)了許多常規(guī)定律無法取得工作特性。然而令人遺憾的是對(duì)電力電子系統(tǒng)混沌現(xiàn)象的研究，直到上個(gè)世紀(jì)90年代初才開始引起少數(shù)學(xué)者的關(guān)注，但至今還主要停留在對(duì)DC-DC變換器混沌運(yùn)動(dòng)的研究上。究其原因，一是電力電子系統(tǒng)本身的非線性復(fù)雜性，建立其分析模型十分困難；二是電力電子系統(tǒng)自身還處在一個(gè)發(fā)展時(shí)期，由于其強(qiáng)的應(yīng)用性，許多基本的問題未得到有效的關(guān)注，從而未被解決；三是電力電子系統(tǒng)研究思路，大多還局限于拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的研究上，以及實(shí)際應(yīng)用上，研究思路尚未轉(zhuǎn)變；四是電力電子系統(tǒng)研究方法上，仍采用傳統(tǒng)的電路分析理論，對(duì)其它新科學(xué)理論不夠敏感；五是非線性混沌理論自身仍處在一個(gè)完善和發(fā)展時(shí)期。因而使得對(duì)電力電子系統(tǒng)混沌運(yùn)動(dòng)的研究處于起步階段，也沒有引起人們廣泛的關(guān)注和興趣。
　　盡管如此，對(duì)DC-DC變換器混沌運(yùn)動(dòng)的研究也以取得重要的成果，其中對(duì)DC-DC變換器混沌運(yùn)動(dòng)的基本類型已有深入的了解，歸納起來，DC-DC變換器混沌運(yùn)動(dòng)有以下基本類型：
　　1、 倍周期分岔混沌運(yùn)動(dòng)
　　倍周期分岔是DC-DC變換器最常見和基本的一種現(xiàn)象,其特性表現(xiàn)為隨著變換器參數(shù)的變化,系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)規(guī)律從周期運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)變?yōu)楸吨芷谶\(yùn)動(dòng),然后進(jìn)入混沌運(yùn)動(dòng)。Buck變換器以及電流模式控制下的Boost變換器都會(huì)出現(xiàn)倍周期分岔的混沌運(yùn)動(dòng)。
　　2、 Hopf分岔混沌運(yùn)動(dòng)
　　Hopf分岔混沌運(yùn)動(dòng)是指DC-DC變換器隨參數(shù)變化，由穩(wěn)定不動(dòng)點(diǎn)轉(zhuǎn)換為周期振蕩直至混沌的DC-DC變換器混沌現(xiàn)象。電壓模式控制下的Boost變換器、電流模式控制下的Cuk變換器都可以產(chǎn)生Hopf分岔混沌運(yùn)動(dòng)。
　　3、 準(zhǔn)周期分岔混沌運(yùn)動(dòng)
　　準(zhǔn)周期分岔混沌運(yùn)動(dòng)是指DC-DC變換器隨參數(shù)變化，出現(xiàn)以某個(gè)頻率為基生成的一系列周期運(yùn)動(dòng)的疊加運(yùn)動(dòng)，并由此使DC-DC變換器進(jìn)入混沌狀態(tài)的現(xiàn)象。PWM電壓模式控制下的Boost變換器以及DC-DC變換器開環(huán)控制在外施正弦擾動(dòng)激發(fā)下、閉環(huán)DC-DC變換器在反饋參數(shù)的變化下可以產(chǎn)生準(zhǔn)周期分岔混沌運(yùn)動(dòng)。
　　4、 邊界碰撞分岔混沌運(yùn)動(dòng)
　　邊界碰撞分岔混沌運(yùn)動(dòng)是指DC-DC變換器，從某個(gè)周期狀態(tài)突然跳躍混沌狀態(tài)。Buck變換器以及電流模式控制下的Boost變換器以及積分電流反饋控制的Buck變換器，在一定參數(shù)條件下都可以發(fā)生邊界碰撞分岔混沌運(yùn)動(dòng)。

[next]3 DC－DC變換器混沌現(xiàn)象的研究方法

3．1建模方法

　　DC－DC變換器有六種基本形式，其中進(jìn)行混沌現(xiàn)象研究較多的是buck、boost變換器和 變換器。由于以往的發(fā)展起來的大信號(hào)模型和小信號(hào)模型不適合于非線性現(xiàn)象的研究，因而不同階數(shù)DC－DC變換器混沌建模就成為它們混沌現(xiàn)象研究最重要的內(nèi)容。

3.1 .1一階系統(tǒng)

　　當(dāng)Buck和Boost變換器的負(fù)載是恒壓源；或者當(dāng)與負(fù)載并聯(lián)的電容C足夠大時(shí)；或者當(dāng)Buck和Boost變換器處于不連續(xù)工作模態(tài)時(shí)，Buck和Boost變換器的數(shù)學(xué)模型就可以用一階狀態(tài)方程表示。
　　Hamill和Jeffries首先對(duì)DC－DC變換器的混沌現(xiàn)象進(jìn)行了理論分析。文中的研究對(duì)象是電流型PWM Buck變換器，它以恒壓源為負(fù)載，電路工作于連續(xù)模態(tài)。由系統(tǒng)的一階狀態(tài)方程推導(dǎo)出續(xù)流電感L上的電流迭代式：。其中D是功率開關(guān)管的占空比，和分別是變換器的輸入電壓和輸出電壓。根據(jù)上述迭代式，用計(jì)算機(jī)仿真得出系統(tǒng)主要變量的相圖，顯示了系統(tǒng)由倍周期分岔通向混沌的道路。
　　隨后Deane和Hamill研究了電壓型PWM Buck變換器負(fù)載并聯(lián)電容足夠大情況下的混沌現(xiàn)象[2]。通過解析的方法得到以下迭代式：

（1）
　　其中可根據(jù)方程：確定。該方程是超越方程，無法求解。系統(tǒng)是否穩(wěn)定要根據(jù)相圖的梯度確定的。結(jié)論是為了使該系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行，必須保證時(shí)，；時(shí)，，其中，是三角波電壓，v是輸出電壓，是參考電壓，A是反饋系數(shù)。據(jù)此條件可以確定系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行的輸入電壓的范圍，若超出參數(shù)范圍，系統(tǒng)運(yùn)行中會(huì)出現(xiàn)多脈沖現(xiàn)象。
　　以上對(duì)一階DC－DC變換器混沌模型的研究，都是在某些假定條件下進(jìn)行的，因而與實(shí)際情況尚有一定差異。

3.1.2 二階系統(tǒng)

　　當(dāng)Buck和Boost變換器工作于連續(xù)模態(tài)，同時(shí)電容C不可忽略時(shí)，DC-DC變換器數(shù)學(xué)模型就要用二階狀態(tài)方程表示，所以稱之為二階DC－DC變換器系統(tǒng)。此時(shí)該數(shù)學(xué)模型更接近實(shí)際的DC-DC變換器，但是系統(tǒng)的分析比一階系統(tǒng)困難，一般無法用解析的方法，只能用數(shù)值方法進(jìn)行分析。Fossas和Oliver給出了電壓型buck變換器周期1和周期2軌道的數(shù)學(xué)分析，描述了變換器運(yùn)行中存在的次諧波、分岔和奇怪吸引子，并對(duì)其進(jìn)行了數(shù)值分析。其它一些文獻(xiàn)則采用頻閃映射的方法進(jìn)行研究。頻閃映射是最常用的一種相圖法，除此之外還有同步切換映射、異步切換映射和成對(duì)切換映射。使用相圖法可以很直觀的定性說明變換器運(yùn)行的特性，是Buck和Boost變換器二階系統(tǒng)研究可以采用的方法，但目前尚沒有廣泛的應(yīng)用，為進(jìn)一步推廣這些相圖分析方法，以下將分別加以介紹。
　　(1)　頻閃映射
　　頻閃映射是通過在每個(gè)鋸齒波周期開始時(shí)刻對(duì)系統(tǒng)軌跡取樣，得到一系列離散的點(diǎn)而獲得的。其主要思想是確定一個(gè)初值，以此初值為變量求解下一周期的解，如此不斷反復(fù)，最終得到所需精度的解f (n+1)。因此只要求得f (n+1)與f (n)之間的關(guān)系式，就能確定DC－DC功率變換器運(yùn)行的發(fā)展?fàn)顩r，可以采用bisection法或牛頓－拉夫遜法等不同的迭代法獲得f(n+1)。頻閃映射雖然因?yàn)橹庇^和構(gòu)造方便而得到了廣泛的應(yīng)用，但在開關(guān)周期T的整數(shù)倍時(shí)刻，變換器可能沒有相位切換，而出現(xiàn)周期跳躍的現(xiàn)象，這時(shí)頻閃映射不能正確的加以區(qū)別，采用同步切換映射的方法可以解決這個(gè)問題。
　　(2) 同步切換映射
　　在開關(guān)切換周期T整數(shù)倍時(shí)刻對(duì)狀態(tài)向量采樣得到同步切換映射。以k表示采樣時(shí)刻，則同步切換映射可以寫為如下形式：

（2）
　　其中和表示和時(shí)刻之間相應(yīng)狀態(tài)的跳躍周期的數(shù)目。因?yàn)樵诎l(fā)生周期跳躍現(xiàn)象時(shí)不對(duì)變量采樣，所以可以解決頻閃映射不能區(qū)別跳躍周期的問題。實(shí)際上，當(dāng)和都為零時(shí)，同步切換映射就是頻閃映射。
　　(3) 異步切換映射
　　連續(xù)模態(tài)的PWM DC－DC變換器開關(guān)狀態(tài)的轉(zhuǎn)換可以用方程：的解來表示，其中和是反饋系數(shù)。此方程的解中，不是周期T的整數(shù)倍的解定義為異步切換時(shí)刻。所謂異步切換映射就是一對(duì)異步切換時(shí)刻和與之對(duì)應(yīng)的狀態(tài)變量，與下一對(duì)異步切換瞬間和與之對(duì)應(yīng)的狀態(tài)變量之間的關(guān)系：，m表示第m個(gè)異步開關(guān)時(shí)刻。這種離散映射法也適用于其它所有的基本拓?fù)洹?br style="margin-top: 0px; margin-right: 0px; margin-bottom: 0px; margin-left: 0px; padding-top: 0px; padding-right: 0px; padding-bottom: 0px; padding-left: 0px; ">　　(4) 成對(duì)切換映射
　　成對(duì)切換映射在描述多脈沖行為時(shí)有良好的效果。多脈沖就是在一個(gè)周期內(nèi)出現(xiàn)幾次開關(guān)切換的現(xiàn)象。不管變換器的工作狀態(tài)如何，系統(tǒng)總是從狀態(tài)2（或1）切換到狀態(tài)1（或2），然后又到狀態(tài)2（或1），如此反復(fù)。若定義為從狀態(tài)1轉(zhuǎn)換到狀態(tài)2的時(shí)刻，并以此為初始時(shí)刻，則系統(tǒng)保持狀態(tài)2到時(shí)刻；在時(shí)刻到時(shí)刻系統(tǒng)保持狀態(tài)1。因此可以認(rèn)為系統(tǒng)狀態(tài)是按照“狀態(tài)2－狀態(tài)1”或是“狀態(tài)1－狀態(tài)2”的序列進(jìn)行切換的。設(shè)，可得：

　　假設(shè)，則由上式可得到異步切換映射。
　　成對(duì)切換映射可以認(rèn)為是分析二階變換系統(tǒng)的最普通的映射，其基本的映射是唯一的。

3．2分析方法

　　DC-DC變換器混沌現(xiàn)象是一種復(fù)雜的非線性運(yùn)動(dòng)，具有自身特殊的動(dòng)態(tài)特性，其研究需要借助一些特殊的非線性分析方法，下面介紹幾種最常用也是最有效的方法。

3.2.1功率譜

　　混沌狀態(tài)的特性之一是具有連續(xù)的寬帶頻譜，通過功率譜分析可以對(duì)混沌進(jìn)行識(shí)別。但這種方法在實(shí)驗(yàn)過程中及自然狀態(tài)下具有一定的局限性。因?yàn)閷?shí)際條件下系統(tǒng)中存在的噪聲會(huì)與混沌相混淆，所以連續(xù)寬帶頻譜只能作為混沌存在的必要條件，而非充分條件。而數(shù)值計(jì)算研究中因?yàn)椴粫?huì)引入外部噪聲，所以可將連續(xù)寬帶頻譜作為混沌存在的一個(gè)判據(jù)。計(jì)算機(jī)上的快速傅立葉變換Fast Fourier Transform（FFT）和實(shí)時(shí)頻譜分析儀的普及，使得功率譜分析變得簡單易行。此方法已應(yīng)用于DC-DC變換器的非線性現(xiàn)象研究，在數(shù)值研究及實(shí)驗(yàn)研究兩方面均發(fā)揮了重要作用。

3.2.2龐加萊截面和分叉圖截面和分叉圖

　　基于離散映射可得到反映系統(tǒng)動(dòng)態(tài)過程的龐加萊截面，以及由此衍生的奇怪吸引子[10,12,13]和分叉圖。系統(tǒng)的混沌運(yùn)動(dòng)是一個(gè)復(fù)雜的動(dòng)態(tài)過程，研究其相軌是及其困難的，需要構(gòu)造龐加萊截面來研究。因?yàn)楦鞣N動(dòng)態(tài)過程反映在龐加萊截面上的結(jié)構(gòu)具有各自鮮明的特點(diǎn)，如周期運(yùn)動(dòng)對(duì)應(yīng)為一個(gè)或有限個(gè)點(diǎn)，準(zhǔn)周期運(yùn)動(dòng)對(duì)應(yīng)一個(gè)環(huán)面，而混沌則對(duì)應(yīng)具有一定結(jié)構(gòu)的、在相空間占據(jù)有限范圍的奇怪吸引子，于是就能很容易地區(qū)分不同的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)。分叉圖是選擇龐加萊截面的某個(gè)狀態(tài)變量作為分叉圖的其中一維坐標(biāo)，另一維則是分叉參數(shù)。于是通過分叉圖即可總覽系統(tǒng)隨參數(shù)變化而發(fā)生的動(dòng)態(tài)特性的變化。

3.2.3 Lyapunov指數(shù)

　　動(dòng)態(tài)系統(tǒng)的相鄰軌道在系統(tǒng)演化過程中可以拉伸和壓縮，其速率可能在相空間中各點(diǎn)不同，只有對(duì)運(yùn)動(dòng)軌跡各點(diǎn)的拉伸或壓縮速率進(jìn)行長期平均，才能刻畫動(dòng)態(tài)系統(tǒng)的整體效果，這就是Lyapunov指數(shù)的概念。正的Lyapunov指數(shù)刻畫了混沌系統(tǒng)的主要特征，它表明：運(yùn)動(dòng)軌跡在每個(gè)局部都不穩(wěn)定；相鄰軌道以指數(shù)的速率分離；軌道在整體性的穩(wěn)定因素（有界、耗散）作用下反復(fù)折疊，形成混沌吸引子。N維映射有n個(gè)拉伸或壓縮方向，各方向分別對(duì)應(yīng)一個(gè)Lyapunov指數(shù)。

[next]4 DC-DC變換器混沌發(fā)展方向及未來應(yīng)用

4．1 混沌控制

　　DC-DC變換器混沌控制是一個(gè)新的概念和嘗試，借助已發(fā)展起來的混沌控制方法如參數(shù)擾動(dòng)法（特別是OGY方法）、納入軌道和強(qiáng)迫遷徙方法、工程反饋控制方法以及智能控制方法等等，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)DC-DC變換器混沌現(xiàn)象的消除、抑制或利用，已引起了非常廣泛的注意和興趣。
　　DC-DC變換器的混沌控制也取得了一定的成果。Roberto等人將OGY方法用于控制簡單的一階boost電路獲得了成功，C.Batlle等人應(yīng)用延遲反饋法來控制buck變換器，并得到控制參數(shù)的取值范圍的解析條件。此外，Banerjee又提出了兩種完全不同的控制方法：外加參數(shù)擾動(dòng)法和開關(guān)切換控制法，對(duì)buck和boost變換器的成功控制說明了方法的可行性。DC-DC變換器的反混沌控制研究則尚處于起步階段。

4．2 利用混沌功率譜特性提高電磁兼容性

　　DC/DC開關(guān)變換器最主要的電磁干擾源，來自其較高的工作頻率（一般都達(dá)到幾十kHz，最高可以達(dá)到幾百kHz）和非線性的開關(guān)特性對(duì)周圍的電磁環(huán)境的影響。此外開關(guān)變換器電路設(shè)計(jì)不當(dāng)、元件選擇不當(dāng)以及結(jié)構(gòu)布局或布線不合理都將造成的電磁干擾及使電磁干擾增大。
　　目前，抑制DC/DC開關(guān)變換器電磁干擾的措施，主要是采用附加硬件的技術(shù)，如利用金屬或高分子材料屏蔽開關(guān)變換器電磁藕合輻射；利用電阻型、電介質(zhì)型和磁介質(zhì)型吸波材料將開關(guān)變換器所產(chǎn)生的電磁輻射能量轉(zhuǎn)化為其它能量（主要是熱能）而耗散掉；利用各種濾波器或用高功率因數(shù)整流器抑制開關(guān)變換器傳導(dǎo)電磁干擾，以及利用接地、浮置、光電耦合、PCB板布線技術(shù)減少電磁干擾傳播和發(fā)射。這些技術(shù)應(yīng)用的最大缺點(diǎn)是增加開關(guān)變換器成本和體積，都沒針對(duì)變換器的實(shí)際情況有根據(jù)開關(guān)變換器的特點(diǎn)，從機(jī)理上根本抑制開關(guān)變換器電磁干擾的產(chǎn)生。國外一些學(xué)者也試圖從機(jī)理上解決功率開關(guān)變換器電磁干擾問題，如采用軟開關(guān)技術(shù)減少功率開關(guān)管的開關(guān)電壓、電流應(yīng)力，改進(jìn)功率開關(guān)變換器的PWM工作方式以減少高頻電壓電流的諧波，但仍然無法回避附加硬件、增加成本和體積的問題。
　　對(duì)電磁干擾特性的研究表明，若能使電磁干擾的能量均布在整個(gè)頻譜范圍，就能消弱電磁干擾的峰值，使DC/DC開關(guān)變換器電磁干擾得到抑制。非線性系統(tǒng)混沌特性研究表明，它具有連續(xù)頻譜的特性，即在相同的電磁傳輸功率條件下，頻譜平均分配在較寬的范圍內(nèi)，因此，混沌固有均布頻譜的功能，可以利用混沌來提高DC/DC開關(guān)變換器的電磁兼容能力。顯然，該種方法的優(yōu)點(diǎn)在于無須外加設(shè)備，節(jié)約了成本。目前，雖然對(duì)DC/DC開關(guān)變換器混沌頻譜特性還沒有更深入的理解，但提供了應(yīng)用混沌特性解決DC/DC開關(guān)變換器EMI的一個(gè)的研究思路，是一個(gè)值得探索的研究方向。

4．3 利用混沌同步特性進(jìn)行均流控制

　　DC-DC變換器的并聯(lián)均流一直是提高變換器容量、可靠性及降低成本的關(guān)鍵問題，采用混沌同步特性，可以使兩個(gè)系統(tǒng)的輸出特性保持一致，因而可以利用來實(shí)現(xiàn)DC-DC變換器的并聯(lián)均流，其優(yōu)點(diǎn)是成本低、均流特性好，無需附加其他硬件，只需在控制策略上加以改進(jìn)。

4．4 利用混沌初值敏感性提高動(dòng)態(tài)特性

　　混沌因?yàn)槠鋵?duì)初值的敏感性，具有非混沌系統(tǒng)所沒有的優(yōu)越性。對(duì)混沌的系統(tǒng)，通過對(duì)其參數(shù)的微小改變就可以使其穩(wěn)定于混沌吸引子中的某個(gè)周期軌道，或者使系統(tǒng)在不同的周期軌道間進(jìn)行切換，這些周期軌道都是原系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)方程的解，所以實(shí)現(xiàn)控制只需要很小的控制信號(hào)，即很小的能量，而無須改變系統(tǒng)的整體結(jié)構(gòu)。但對(duì)于非混沌系統(tǒng)，小擾動(dòng)只能輕微地改變系統(tǒng)的動(dòng)力學(xué)。由于穩(wěn)定的周期運(yùn)動(dòng)可塑性差，缺乏任意選擇狀態(tài)的靈活性，因此在設(shè)計(jì)系統(tǒng)時(shí)，讓系統(tǒng)運(yùn)行于混沌態(tài)（即反混沌）對(duì)取得易變性是非常有益的。近年來，反混沌控制開始成為一個(gè)研究熱點(diǎn)。這方面的成功例子是美國國家航空和宇宙航行局National Aeronautics and Space Administration（NASA）的科學(xué)家們利用天體力學(xué)問題對(duì)擾動(dòng)的敏感性，只用了少量的剩余肼燃料，在實(shí)現(xiàn)其主要任務(wù)后把太空船ISEE-31/C送到了距太陽8千萬英里的地方，首次實(shí)現(xiàn)了與彗星的碰撞。
　　因而給DC-DC變換器動(dòng)態(tài)響應(yīng)的研究提供了一條新的思路。

[next]5 結(jié)論

　　對(duì)DC-DC變換器混沌現(xiàn)象研究僅僅是一個(gè)開始，還有許多問題尚待解決。但可以預(yù)計(jì)，隨著對(duì)DC-DC變換器混沌現(xiàn)象研究的進(jìn)一步深入，DC-DC變換器運(yùn)動(dòng)本質(zhì)將被認(rèn)識(shí)的更加深刻，DC-DC變換器的運(yùn)行特性將在此基礎(chǔ)上進(jìn)一步提高，由此產(chǎn)生一些全新的DC-DC變換器設(shè)計(jì)技術(shù)和應(yīng)用技術(shù)，使工業(yè)界受益。

參考文獻(xiàn)

[1]J. H. B. Deane, D. C. Hamill, “Instability, subharmonics, and chaos in power electronic systems,” IEEE Trans. Power Electron., Vol. 5, No. 3, Jul. 1990, pp. 260-268.
[2] D. C. Hamill, J. H. B. Deane, and D. J. Jefferies, “Modeling of chaotic DC-DC converters by iterated nonlinear mappings,” IEEE Tran. Power Electron., Vol. 7, No. 1, Jan. 1992, pp. 25-36.
[3] M. di Bernardo, and F. Vasca, “Discrete-time maps for the analysis of bifurcations and chaos in DC/DC converters,” IEEE Trans. Circuits and Syst. I, Vol. 47, No. 2, Feb. 2000, pp. 130-142.
[4]C. K. Tse, and W. C. Y. Chan, “Chaos from a current-programmed #262;uk converter,” International Journal of Circuit Theory and Applications, Vol. 23, 1995, pp. 217-225.
[5] M. Alfayyoumi, A. H. Nayfeh, and D. Borojevic, “Modeling and analysis of switching-mode DC-DC regulators,” International Journal of Bifurcation and Chaos, Vol. 10, No. 2, 2000, pp. 373-390.
[6]M. D. Amore, et al., “A neural network approach for identification of EM field source:Analysis of PCB configuration,” in Proc. IEEE International Symposium on Electromagnetic Compatibility, Vol. 2, 1998, pp. 664-669.
[7] G. Antonini, et al., “EMC characterization of SMPS devices: circuit and radiated emissions model”, IEEE Trans, EMC, Vol.38, No.3, Aug. 1996, pp. 300-309.
[63] G. Venkataramanan, C. Chen, “An examination of radiated electromagnetic emission from hard and soft switched power converters”, in Proc. IEEE Industrial Application Conference(IAS’97),Vol. 2, 1997, pp. 1558-1563.
[8] F. Lin, D. Y. Chen, “Reduction of power supply EMI emission by switching frequency modulation”, IEEE Trans. Power Electron., Vol.9, No. 1, Jan. 1994, pp. 132-137.