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基于光伏发电的superbuck变换器的非线性动力学研究

发布时间:2018-07-01 16:13

  本文选题:Superbuck变换器 + 不动点 ; 参考:《电子科技大学》2014年硕士论文


【摘要】:能源短缺和环境污染使得分布式太阳能光伏发电系统获得了广泛的关注,而其中功率变换器的研究成为了焦点。Superbuck变换器被验证能够应用于太阳能发电系统当中,并且增加整个系统的发电效率。人们对Superbuck变换器进行了深入的研究,但是由于四阶系统较难精确建模以及计算复杂繁琐的特点,使得它的非线性动力学研究处于空白。而对于DC-DC变换器这种强非线性拓扑结构,只分析其线性状态下的稳定性是不够的,因此,本文以superbuck变换器的非线性动力学现象为研究对象,通过理论分析、数值仿真、实验验证等研究方法找到了变换器系统稳定性的条件。实际工程应用当中,应该合理设计系统的电路参数,避免系统处于分岔、混沌等不稳定状态。具体内容包括:1.介绍了superbuck变换器的基本动态特性,得到变换器的稳定工作点以及处于稳定工作的条件。介绍了superbuck变换器几种常见的反馈控制模式及它们的工作方式。2.介绍了非线性动力学研究的基本理论,包括稳定性理论、分岔理论和混沌理论。介绍了稳定性判断方法、常见分岔类型、混沌特性描述及混沌分析方法等。3.推导了superbuck变换器的离散时间映射建模和状态空间平均建模。得到了superbuck变换器的近似离散迭代模型和状态平均模型。得到了占空比及分岔参数在首次分岔点的值。4.计算得到了不同分岔参数下superbuck变换器系统的不动点以及雅可比矩阵特征值的变化特点,并验证了状态空间平均建模的精确性和近似离散时间映射建模的正确性。5.利用数值仿真,得到了superbuck变换器的分岔图、时域波形图、相图、庞加莱截面、功率谱线等非线性特征曲线。最后通过实验测试验证了数值仿真的正确性。
[Abstract]:Energy shortage and environmental pollution have made distributed solar photovoltaic systems receive wide attention, and the research of power converters has become the focus. Superbuck converter has been proved to be able to be used in solar power generation systems. The Superbuck converter has been studied deeply, but because of the difficulty of accurate modeling and complicated calculation of fourth-order system, the research on nonlinear dynamics of Superbuck converter is in blank. But for the strong nonlinear topology of DC-DC converter, it is not enough to analyze its stability in the linear state. Therefore, the nonlinear dynamic phenomenon of superbuck converter is taken as the research object, through theoretical analysis, numerical simulation, The stability condition of converter system is found by experimental verification and other methods. In practical engineering application, the circuit parameters of the system should be designed reasonably to avoid the unstable state such as bifurcation and chaos. The details include: 1. The basic dynamic characteristics of superbuck converter are introduced, and the stable working point and the condition of stable operation are obtained. This paper introduces several common feedback control modes of superbuck converters and their working modes. The basic theories of nonlinear dynamics are introduced, including stability theory, bifurcation theory and chaos theory. The stability judgment method, common bifurcation type, chaotic characteristic description and chaos analysis method are introduced. The discrete time mapping modeling and state space average modeling of superbuck converter are derived. The approximate discrete iterative model and state average model of superbuck converter are obtained. The value of duty cycle and bifurcation parameter at the first bifurcation point is obtained. The characteristics of fixed point and Jacobian matrix eigenvalue of superbuck converter system with different bifurcation parameters are obtained, and the accuracy of state-space average modeling and the correctness of approximate discrete-time mapping modeling are verified. The nonlinear characteristic curves of superbuck converter, such as bifurcation diagram, time-domain waveform diagram, phase diagram, Poincare section and power spectral line, are obtained by numerical simulation. Finally, the correctness of numerical simulation is verified by experimental test.
【学位授予单位】:电子科技大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2014
【分类号】:TM46

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本文编号:2088337

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