高频开关电源系统复杂行为及其面向设计的控制方法研究

基本信息
批准号:51367003
项目类别:地区科学基金项目
资助金额:38.00
负责人:刘芳
学科分类:
依托单位:北方民族大学
批准年份:2013
结题年份:2017
起止时间:2014-01-01 - 2017-12-31
项目状态: 已结题
项目参与者:张秀霞,潘俊涛,吴旭涛,李岩,杨旭英,冯翼,袁文,马宁
关键词:
开关电源复杂行为面向设计控制策略
结项摘要

Research on complex behavior based on design-oriented methods in high-frequency switching power systems is an important subject in modern power electronic field, and includes extremely abundant contents and wide applications. First, on the base of summarizing the previous research results, appropriate models of the switch power converter are presented by using nonlinear theory, where the nonlinear behaviors occurring in the system are captured by mathematical and experimental methods, the mechanisms and the conditions for the appearance of the phenomena are investigated, and the design criteria and the performance evaluation are derived. Next,in the view of microscopic structure of semiconductor materials,the fatigue damage mechanisms of the converter operating in different external conditions and in different drive signals are discussed by using nonlinear theory, and the evolutionary process evolves with fatigue developing are captured by physical experiments. Then, based on design-oriented methods, the characteristics of the chaotic frequency modulation technology in the high-frequency switching power systems with deferent modulations are discussed, and a low electro-magnetic interference (EMI) prototype with high commercial value is trial produced. At present, the subject research is not only a hard part, but also an effort target in the power electronic field all over the world. As a result, it rapidly becomes a perspective theory topic in the power electronic research field. The branch of knowledge could be used not only to motivate the deeper developing of practice based on bifurcation theory and chaos theory, but also to offer guidance to the development of power electronics toward transforming direction.

面向设计的高频开关电源系统复杂行为研究是当代电力电子领域的重要课题,包含着丰富的研究内容及广阔的应用前景。本课题在前期成果基础上,首先,应用非线性理论为开关功率变换器建立合适的数学模型,通过数值仿真与实验验证的方法探究其中出现的非线性行为,探讨系统中复杂行为产生的机理和条件,给出适用于工程的设计准则和性能评价体系;其次,从半导体材料微观结构角度出发,应用非线性系统理论研究其在不同外部条件及驱动信号下产生疲劳损伤的内在机理,并通过物理实验捕获器件疲劳损伤时的演化过程;最后,基于面向设计的思想理念,探讨高频开关电源系统在不同调制模式下混沌频率调制技术的特点,并试制具有商用价值的低EMI样机。该课题是目前电力电子领域研究的难点和国内外正在努力的目标,是电力电子电路与系统中的一个前瞻性理论课题。它对于如何将分岔和混沌理论同工程实践相结合,推动电力电子技术朝着变革性方向发展具有重要的意义和价值。

项目摘要

面向设计的高频开关电源系统复杂行为研究是当代电力电子领域的重要课题,包含着丰富的研究内容及广阔的应用前景。该课题是目前电力电子领域研究的难点和国内外正在努力的目标,是电力电子电路与系统中的一个前瞻性理论课题。该课题的主要研究内容包括三个层面。第一层面应用非线性理论为变压器隔离型和非隔离型DC/DC开关功率变换器,如Buck、Flyback等,建立合适的数学模型,通过数值仿真与实验验证的方法探究其中出现的非线性行为,探讨系统中复杂行为产生的机理和条件,给出适用于工程的设计准则和性能评价体系;第二层面从半导体材料微观结构角度出发,应用非线性系统理论研究其在不同外部条件及驱动信号下产生疲劳损伤的内在机理,并通过物理实验捕获器件疲劳损伤时的演化过程;第三层面基于面向设计的思想理念,探讨高频开关电源系统在不同调制模式下混沌频率调制技术的特点。研究结果对于如何将分岔和混沌理论同工程实践相结合,推动电力电子技术朝着变革性方向发展具有重要的意义和价值。

项目成果
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数据更新时间:2023-05-31

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