开关电源中混沌现象的建模与仿真研究及小型电源的研制

【摘要】： 开关电源是一个非线性动力学系统,具有丰富的非线性现象。当开关电源系统的敏感参数发生变化时,就会出现分岔,从而导致混沌。在某些条件下,用混沌理论去解释开关电源系统的不稳定性具有非常重要的实际意义;同时也可以利用混沌来提高开关电源的性能。本论文系统的研究了BUCK-BOOST变换器和软开关变换器的混沌现象及其产生机理,得到变换器是如何产生从周期态发展到混沌态,以及变换器的混沌如何影响其电磁特性。 本文的主要研究内容如下: 1、研究BUCK-BOOST变换器分岔与混沌现象。针对电感电流连续工作模式的BUCK-BOOST变换器,建立其离散映射数学模型。通过MATLAB进行数值仿真,得到BUCK-BOOST变换器的分岔图,分析其是如何随着系统的敏感参数的变化产生分岔和混沌。通过仿真得到了BUCK-BOOST变换器在各个不同阶段的时域波形,分析BUCK-BOOST变换器是如何从周期态变化到混沌态。 2、研究零电流软开关变换器的分段模型,通过近似的方法来简化模型,建立零电流软开关变换器的离散映射数学模型。然后在Orcad/Pspice中建立零电流软开关变换器的仿真电路,分别选择谐振电容和谐振电感为软开关电源系统的敏感参数,通过仿真得到零电流软开关变换器在各个不同阶段的时域波形和相图,进一步得到了软开关变换器是如何从周期态变化到混沌态,以及混沌对软开关变换器的电磁特性的影响。 3、通过对现在市场上正负双输出电源的现状分析,了解到市场上对这种电源需求旺盛,目前市场上一般采用的结构还需优化,且价格较高,所以本论文设计并制作了一种基于BOOST拓扑结构的能够输出正负电压的新型电源。介绍了应用于该电源电路的芯片MC34063的性能,设计并绕制几组变压器,对该变压器进行性能测试,通过分析相关参数得到较优化的变压器样品。最后对该电源的输出特性进行了测试分析达到了设计要求。