【摘 要】 流控型Boost變換器中的非線性現(xiàn)象非常豐富，可以通過計算機仿真技術(shù)很直觀的表達(dá)出來，而Simulink是Matlab中一個進行動態(tài)系統(tǒng)建模、仿真和綜合分析的集成軟件包，在對非線性系統(tǒng)的研究中，有著廣泛的應(yīng)用。利用Simulink對Boost變換器中的混沌現(xiàn)象進行仿真，可以更清晰準(zhǔn)確的進行數(shù)據(jù)分析。

　　【關(guān)鍵詞】 農(nóng)機職稱論文,DC-DC,Buck變換器,分叉,混沌

　　本文首先給出了Boost的電路結(jié)構(gòu)和工作原理，并確定了Simulink仿真模型[1]，給出了仿真模型的各個參數(shù)，通過仿真結(jié)果揭示了電路參數(shù)變化分叉圖[2]以及周期窗和周期窗內(nèi)共存吸引子等現(xiàn)象[3]，并對仿真結(jié)果進行了簡單的分析。

　　1 電路結(jié)構(gòu)和工作原理

　　Boost變換器的電路結(jié)構(gòu)如圖1所示，根據(jù)開關(guān)管S的狀態(tài)的不同，電路拓?fù)湟舶l(fā)生變化，假定變換器工作于連續(xù)導(dǎo)通模式，則有2種電路拓?fù)浞謩e對應(yīng)開關(guān)管S的2個狀態(tài)，其微分方程描述為

　　(1)

　　式中x為狀態(tài)矢量，即x =[iL，Vo]T，系數(shù)矩陣分別為：

　　(2)

　　2 Boost變換器仿真模型

　　下面從變換器的兩個工作拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)(S閉合時、S關(guān)斷時)，合并式(1)中的兩個狀態(tài)方程，推導(dǎo)出電流控制Boost DC-DC變換器的精確離散數(shù)學(xué)模型。

　　(3)

　　由式(3)來構(gòu)造Boost變換器Simulink下的分段開關(guān)模型，如圖2所示，圖中a值是開關(guān)S導(dǎo)通斷開時的值，1對應(yīng)導(dǎo)通，0對應(yīng)斷開，out1為輸出電壓Vo，out2輸出為電感電流的值，仿真步長設(shè)的要盡量小，觸發(fā)脈沖的寬度設(shè)為時鐘周期寬度的百分之1e-7，采用ode45龍格-庫塔算法。電路參數(shù)取為Vin=10V;L=1mH;C=12μF;R=20Ω;Iref=0.5A-5.5A，驅(qū)動時鐘是頻率f為10kHz的脈沖波。

　　3 仿真結(jié)果與分析

　　以分岔參數(shù)Iref為橫坐標(biāo)、龐加萊截面上的電感電流為縱坐標(biāo)，可以畫出Boost變換器在峰值參考電流Iref的變化區(qū)間上的分岔圖，如圖3所示，當(dāng)Iref=4.7919時，出現(xiàn)周期三窗口，變換器由混沌狀態(tài)直接轉(zhuǎn)入穩(wěn)定的3周期狀態(tài)，從中可以看到在Iref=4.972～4.997區(qū)間有吸引子共存。

　　4 結(jié)語

　　本文通過分析Boost變換器的電路結(jié)構(gòu)和原理，利用Simulink對其中的混沌現(xiàn)象進行了仿真，從中可以直觀的看出電路在參數(shù)的變換下的種種現(xiàn)象，更便于設(shè)計者對電路的分析以及下一步的混沌控制或利用。

　　參考文獻(xiàn)：

　　[1]張德豐，楊文茵.MATLAB工程應(yīng)用仿真[M]，清華大學(xué)出版社.

　　[2]J.H.B. Deane. Chaos in a current-mode controlled dc-dc converter [J].IEEE Trans， Circuits and Systems-I， 1992， 39(88)：680-683.

　　[3]周宇飛，陳軍寧.電流模式控制Boost變換器中的切分岔及陣發(fā)混沌現(xiàn)象[J].中國電機工程學(xué)報，2005，25(l)：23-26.

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