电工电气杂志社

电压控制型Buck变换器的混沌抑制策略

来源：电工电气发布时间：2023-04-01 09:01 浏览次数：442

电压控制型Buck变换器的混沌抑制策略

马幼捷，王硕，周雪松，王宇隆

(天津理工大学电气工程与自动化学院，天津 300384)

摘要：针对降压 (Buck) 变换器运行过程中所产生的混沌现象，根据变换器的工作特性确立其数学模型，并分析其通往混沌的道路。分别使用了两种控制策略使系统稳定于周期 1 状态：第一种是设计非线性控制器，施加该控制器后，系统的动态响应快，抗扰性强，但输出电压与参考值有一定的偏差；第二种是基于终端滑模自抗扰控制 (TSMADRC) 的双闭环控制策略，使用该控制策略后，系统输出超调量小、动态响应快且具有较好的暂态响应，并且从源头上避免了混沌现象的发生。仿真结果表明，两种控制方法均可以抑制混沌现象的发生，使 Buck 变换器工作于稳定的周期 1 状态。

关键词： Buck 变换器；混沌现象；非线性控制器；终端滑模自抗扰控制

中图分类号：TM132 ；TN624 文献标识码：A 文章编号：1007-3175(2023)03-0001-07

Chaos Curb Strategy for Voltage-Controlled Buck Converter

MA You-jie,WANG Shuo, ZHOU Xue-song, WANG Yu-long

（School of Electrical Engineering and Automation, Tianjin University of Technology, Tianjin 300384,China）

Abstract: The chaos phenomenon occurs during the operation of the Buck converter, so the paper, according to the working characteristics of the converter, builds a mathematical model to analyze its pathway to chaos. Then, two control strategies are applied to stabilize the system in the period 1.The first is designing a nonlinear controller which makes the system have fast dynamic response and strong disturbance rejection, but the output voltage is deviated from the reference value. The second is a double-loop control strategy based on Terminal Sliding Mode Auto Disturbance Rejection Control (TSMADRC). It not only makes the system have small output overshoot, fast dynamic response and good transient response, but also avoids the chaos phenomenon from the source. The simulation results show that both control strategies are able to curb the chaos phenomenon to make the Buck converter work stably in the period 1.

Key words: Buck converter; chaos phenomenon; nonlinear controller; terminal sliding mode auto disturbance rejection control

参考文献

[1] 张希，王天石，沙金，等. 级联开关变换器中源变换器的稳定性机理研究[J] . 电子科技大学学报，2022，51(1)：73-82.

[2] 顾志铭，周宇飞，熊向晖. 光伏系统中 ASI Boost 变换器的稳定性分析与控制[J] . 电源技术，2021，45(6)：786-790.

[3] 鲜永菊，扶坤荣，徐昌彪. 一个具有多翼吸引子的四维多稳态超混沌系统[J] . 振动与冲击，2021，40(1)：15-22.

[4] ZHU B, FAN Q, LI G, et al.Chaos suppression for a Buck converter with the memristive load[J].Analog Integr Circ Sig Process，2021，107(2)：309-318.

[5] YANG Y, LI D, WANG D.Dynamic analysis of the switched-inductor Buck-Boost converter based on the memristor[J].Electronics，2021，10(4)：452.

[6] GAO P, MIN F, LI C, et al.Dynamical analysis of boundary behaviors of current-controlled DC-DC Buck converter[J].Nonlinear Dyn，2021，106(3)：2203-2228.

[7] 余铁钞，周群，吕寻斋，等. 控制电容参数对 DCVM Cuk PFC 稳定性的影响[J]. 电源学报，2020，18(2)：55-62.

[8] 孙黎霞，周照宇，温正赓，等.SPWM-H 桥变换器中分岔与混沌的自适应载波调幅控制[J] . 电测与仪表，2020，57(23)：101-108.

[9] 邹艳丽，罗晓曙，方锦清，等. 脉冲电压微分反馈法控制 buck 功率变换器中的混沌[J] . 物理学报，2003(12)：2978-2984.

[10] 罗辞勇，肖发福，唐书窗. 电压模式 Buck 变换器混沌建模与控制研究[J] . 计算机仿真，2014，31(9)：151-155.

[11] 张瑞瑞，张小平，吴智. 基于分段延迟反馈的 Buck-Boost 变换器混沌控制[J]. 湖南科技大学学报(自然科学版)，2020，35(2)：69-75.

[12] 周宇飞，陈军宁，谢智刚，等. 参数共振微扰法在 Boost 变换器混沌控制中的实现及其优化[J]. 物理学报，2004(11)：3676-3683.

[13] LI Z, YUAN Y, WANG H N.Fuzzy adaptive timedelay feedback controlling chaos in Buck converter[C]//2020 Chinese Control and Decision Conference(CCDC)，2020：4732-4737.

[14] SINGH A H, KAPAT S, BANERJEE S, et al.Nonlinear analysis of discretization effects in a digital current mode controlled boost converter[J].IEEE Journal on Emerging and Selected Topics in Circuits and Systems，2015，5(3)：336-344.

[15] LI S , FAHIMI B . On the period-doubling bifurcation in PWM controlled Buck converter[C]//2018 IEEE Transportation Electrification Conference and Expo(ITEC)，2018：589-594.

返回索引列表

Article retrieval

文章检索

电压控制型Buck变换器的混沌抑制策略