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可控励磁电源中的DC/DC变换混沌现象分析及同步控制研究

2020-12-11阅读(182)

可控励磁电源中的DC/DC变换混沌现象分析及同步控制研究

论文摘要

可控励磁电源是可控励磁系统的核心部分,在微型燃气轮发电机组中发挥着重要的作用,直接影响机组的安全稳定运行,可控励磁电源设计的好坏对于提高微型燃气轮发电机组的可靠性、稳定性起着至关重要的作用。随着对电能质量的要求日益提高,用户对励磁控制的运算能力,信号处理能力,抗干扰能力都提出了新的要求。本文以沈阳航天集团——励磁发电调整保护组合研发项目为研究背景,采用美国TI（Txeas Instruments）公司的TMS320F2812为主控芯片,设计研发了微型燃机发电机组的基于DC/DC变换的可控励磁电源。其工作原理是通过PWM脉冲控制信号,实现对开关元件的控制,完成可控电源电路的DC/DC斩波控制,为发电机组提供可变的励磁电压和励磁电流。在上述工作过程中,由于频繁对开关元件进行开关控制,往往会造成可控电源电路存在干扰或输出电压不稳的现象,其表现为一种混沌行为,而如何通过混沌控制消除上述现象成为了本项目研究的重点,本文主要完成了以下工作：1.通过对项目性能要求及现场运行条件进行分析,以TMS320F2812做为主控芯片,设计了75kw级可控励磁发电系统。系统包括半波整流稳压电路、DC/DC斩波电路、采样电路、开关量输入电路、开关量输出电路、串口通信电路、烧写电路等多个模块。2.使用Multisim仿真平台搭建电路,对可控励磁电源中的DC/DC变换的电压输出波形进行研究。设置不同的电路参数,获得相应的仿真图形,进行对比研究。通过分析证明DC/DC变换中存在混沌现象。3.以本设计中可控励磁电源的DC/DC变换电路为例,进一步分析混沌发生的过程。根据状态方程,建立离散动力学模型,并通过MATLAB进行仿真分析,分析系统由周期性运动到混沌状态的过程。同时,建立T-S模糊模型,对电路参数进行进一步考虑,为以后的混沌控制奠定基础。4.最后提出了一种基于脉冲输出反馈的混沌控制方法。在T-S模糊模型的基础上,确定混沌同步控制系统,并对这种控制方法的指数稳定性和鲁棒稳定性进行证明,最后通过仿真证明了这种方法的有效性。

论文目录

  • 摘要
  • Abstract
  • 第1章 绪论
  • 1.1 课题背景及意义
  • 1.2 可控励磁系统的国内外研究现状
  • 1.2.1 可控励磁控制系统的类型
  • 1.2.2 可控励磁控制系统的作用
  • 1.2.3 可控励磁控制器的发展过程
  • 1.3 混沌概述
  • 1.3.1 混沌的发展过程
  • 1.3.2 混沌的定义
  • 1.3.3 混沌运动的主要特征
  • 1.3.4 混沌的产生方式
  • 1.4 电路中的混沌现象
  • 1.5 本文的主要工作及意义
  • 第2章 可控励磁发电系统的设计
  • 2.1 可控励磁发电系统功能设计要求
  • 2.2 控制芯片的选择
  • 2.3 可控励磁发电系统总体设计方案
  • 2.4 可控励磁发电系统的工作流程
  • 2.5 可控励磁电源的硬件设计
  • 2.5.1 开关管的选择
  • 2.5.2 MOSFET驱动电路的设计
  • 2.5.3 吸收电路的设计
  • 2.6 可控励磁发电系统其他部分的硬件电路设计
  • 2.6.1 直流工作电源电路
  • 2.6.2 直流稳压电路
  • 2.6.3 最小系统
  • 2.6.4 采样电路设计
  • 2.6.5 采样校准电路
  • 2.6.6 绝缘电阻测量电路
  • 2.6.7 开关量电路设计
  • 2.6.8 锁相环倍频电路
  • 2.6.9 通信设计
  • 2.7 可靠性和抗干扰设计
  • 2.7.1 DC/DC电路部分的抗干扰设计
  • 2.7.2 总体的抗干扰设计
  • 2.8 实验板设计
  • 2.9 本章小结
  • 第3章 可控励磁电源中的DC/DC变换混沌现象分析
  • 3.1 混沌现象的研究分析方法
  • 3.2 DC/DC变换中混沌现象分析
  • 3.3 DC/DC变换混沌仿真研究
  • 3.3.1 可控励磁电源中DC/DC变换的动力学模型
  • 3.3.2 模型仿真分析
  • 3.4 DC/DC变换的T-S模糊模型的研究分析
  • 3.5 本章小结
  • 第4章 基于脉冲输出反馈的DC/DC变换的混沌同步控制研究
  • 4.1 混沌控制方法研究
  • 4.1.1 OGY控制方法
  • 4.1.2 混沌连续控制法
  • 4.1.3 混沌自适应控制法
  • 4.1.4 混沌中非周期轨道的控制方法
  • 4.1.5 传递和转移控制
  • 4.1.6 混沌智能控制方法
  • 4.2 DC/DC混沌同步控制研究
  • 4.2.1 驱动-响应同步
  • 4.2.2 自适应同步
  • 4.2.3 主动-被动同步
  • 4.2.4 反馈同步
  • 4.2.5 脉冲同步
  • 4.3 DC/DC变换混沌的脉冲输出反馈同步控制
  • 4.3.1 基于脉冲输出反馈的混沌同步控制系统的建立
  • 4.3.2 混沌同步控制系统稳定性分析
  • 4.3.3 混沌同步控制系统仿真研究
  • 4.4 本章小结
  • 第5章 结论与展望
  • 参考文献
  • 致谢
  • 攻读硕士期间发表的论文

    • 相关论文文献

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