功率电子电路中的混沌现象

功率电子电路中的混沌现象尹买光刘文波于盛林南京航空航大火学测试工程系。南京210016还可以利用泥屯该文对力⑴混沌系统进行分坼从中阐述了混沌的基本理论以降压式变换器为例，对功率电子电路中的混沌现象进，了探讨，并通过计鼻机仿真观察到了功率变换器随着输入电压厂的变化而呈现出的混沌波形。文中的波形都是利用丁18软牛通过计算机仿真获得的。便于读者自行验证，分类号17，曙72.1自从70年代兴起了与相对论量子力学相提并论的混纯理论的研究以来，人们发现混纯现象几乎无处不在。许多电源设计者经常会遇到功率变换器发出吱吱，的噪声，或是在波器上观察到不确定杂乱的输出波形。般都认为是电路产生了自激振荡。实际上，经研宄呢此时的变换器处于混沌状⑷到前为止还没有相应的数学理论能对个给定电路在何种情况下发生混沌进行有效的预测。因此，充分了解功率变换器的混沌现象，制定出套可靠的电源设计技术来消除或利用混沌，对于正确设计和调试功率变换器具有重要的指导意义。

10代脱混沌系统1963年，012从简化的大气模型中推导出著名的混沌方程，这组阶的微分方程呈现出种奇异的现象，即混沌现象。犯微分方程组如1式，在这个系统中，义尺，召是可变参数。其的仟参数的改变都，能导致系统从周期态向浞纯态的转变。从1中，以相，当5，=10，30.0.2时。系统皂现出周期1的状收稿日期1999，716国家自然科学基金资助项目〃尹奕光女27岁博士生态；当参数5从0.2变化至2.0时，系统从周期态转化为浪纯态，2，混纯系统的轨线被吸引到状态空间的某些区域，这个区域在混沌理论中被称为奇异吸引子。

这些轨线杂乱无章，但本身又永不相交它从不重复以前走过的点，但又无限地回到它以前通过的每个点的附近。产生这奇异现象的原因是耗散和非线性相互作用的结果。由于耗散的作用，混沌系统在整体上和大范围内现为稳定和相体积的收缩，而非线性作用的结果使轨道局部不稳定，这种不稳定性又使轨道局部分离。耗散作用的整体稳定性和峨性作用的局部不松定性作用便形成了混；屯2.换句咐兑，命异吸引子是混沌的本质所在。大量的理论分析和实验结果明，可能产生混沌行为的系统是具有延时行为的阶强制系统阶非自治系统激励源显含时间参数的阶非线性系统和阶自治系统激励源不显含时间参数的阶非线性系统。上述的，系统是阶自治系统，在系统，数发乍变化，它有能产化浞沌。

2降压式00变换器中的混沌现象21降压式0，变换器的工作原理1冗变换器是外阶的非自治系统，电路框3.假定电路中的元件均是理想的，即比较器0人2具有无穷增益开关3在闭合时！⑴输入个，益为的放人器似勺正向输入端考电压厂，淙胫练湃似鞯姆聪蚨耍，糯笃鞯氖涑靓nbsp；为控制电压咖定义为⑴叁，厂，接至比较器0人2的反向输入端，比较器的正降压式，变换器的向输入端为个独立的斜波电压源厂阻，电路框，在周期厂内线性地从低电压变化至电Kig.3i.lflii.am，f压，然后瞬时地回到，假定在，厂1区间thebuckmnverter3状态切换；当，时，闭合。将此称为斤关条件。变换；浪。啦输出屯压以；的连续采样来实现对比较器输出的脉冲宽度进行调节，从而控制开关3的通断。然而在某些情况1电路会发奇异的现象在叫，斜波电卡周期甩。输出电压1心跟随斜波电压1变化，开关通断多次，此时，电路有可能产生混沌。这是极不希望发生的。

22理论分析输电压厂；左=12以1=，12为待定系数，由初始条件给北23数值计算及仿真结果在每个斜波电压周期中，当满足开关条件，开关3的状态就会改变。将这个时刻定义为4式是超越方程，因此没有解析解。这是进行理论分析的个主要的障碍，但是可以借助数值计算的方法求得开关转换时刻的系列的数值解。给定组电压电流值作为初始条件，假定，=0时，开关3处于断开状态，1=.，利用2式3式，计算出7寸近似的常根据以上的理论分析，利用8软件通过计算机仿真获得了变换器在输入电压厂1=35时控制电压力的混沌波形，4，在个斜波电压周期里，开关通断多次。输出电压；与电感电流；的相空间，5，从中明显地观察到部分的奇异吸引子由于实验条件有限，未给出全部的形，电路处于混纯状态。

3结束语开关型功韦变换器具有效率1重轻。体积小等显著优点，在电子技术须域中得到十分广泛的应用。但由于变换器的调整元件的控制电路比较复杂，它存在纹波系数大瞬态响应差等缺点，因此，在高精度的模拟电路中难以得到应用。近几年的研宄结果明，功率变换器本身是个强非线性离散系统，混沌行为是无法避免的。因此，采用常规的反馈控制法很难进步提高系统性能。由此可，对功率变换器中的混沌现象存在机理和控制方法的研，是十分量财勺，它可能是提高功，卞划兔器综合忭能的新的途径拓浞沌理论在功率电子学领域中的应用，将是功率电子学领域中理论和技术上的巨大变革具有重大的理论和实践总义，本文选择工作在理想状态的降压式，01冗变换器作为研允对象。通过理论分析与计算机仿真观察到了变换器在特定的电路参数下产生的混沌现象。本课组将继续深入研宄0，浠黄髦胁，煦绻巯蟮幕，硪约盎煦绲目刂痞quot；法2李饶亭，蔡诗东。混沌和李雅谱诺夫特征指数。物理，19962552822863DeaneJHB.HamiU