李 姿，陳艷峰，張 波，丘東元，陳 曦

（華南理工大學電力學院，廣州 510641）

開關電感Boost變換器的失效機理及基于參數(shù)擾動的混沌控制方案研究

李 姿，陳艷峰，張 波，丘東元，陳 曦

（華南理工大學電力學院，廣州 510641）

開關電感Boost變換器是新能源系統(tǒng)中應用較為廣泛的一種高增益DC-DC變換器。由于變換器本身的特性，當電路參數(shù)的變化超出一定范圍時，會發(fā)生分岔、混沌等非線性現(xiàn)象，造成變換器失效，此時變換器無法正常穩(wěn)定運行并且工作性能下降，因此有必要控制變換器從混沌態(tài)重回穩(wěn)定態(tài)?；趨?shù)擾動混沌控制法的基本原理，設計了適用于峰值電流控制型開關電感Boost變換器的混沌控制方案。該方案可使工作于混沌狀態(tài)的變換器能迅速返回周期-1態(tài)穩(wěn)定工作，其輸出電壓增益得以提高、輸出紋波顯著降低，并且在輸入和負載有較大擾動時變換器系統(tǒng)均能穩(wěn)定工作。利用非線性理論對變換器失效機理進行分析和混沌控制，對于DC-DC變換器參數(shù)設計、穩(wěn)定性分析和性能提升具有一定的實際應用價值。

開關電感Boost變換器；失效分析；混沌控制；參數(shù)擾動；周期-1軌道

太陽能光伏電池、燃料電池等新能源的輸出電壓往往比較低。為將低輸出電壓提高到并網逆變器直流線電壓等級，首先考慮采用高增益DC-DC變換器升壓。因此，提高DC-DC變換器增益是新能源并網發(fā)電系統(tǒng)函待解決的關鍵問題之一［1-2］。在目前所提出的眾多高增益變換器拓撲中，開關電感Boost變換器具有結構相對簡單，電感體積較小且工作模態(tài)對稱、易于集成于一個磁芯之上等優(yōu)點，因而得到廣泛應用［3］。隨著DC-DC變換器技術的不斷提高，對于其質量和可靠性的訴求也越來越高。變換器的失效測試和分析，明確其失效原因，對于變換器設計改進、控制效果提升和避免變換器失效重復的發(fā)生有著關鍵作用。由于開關變換器本身的非線性特性，當電路參數(shù)的變化超出一定范圍時，變換器會展現(xiàn)出現(xiàn)倍周期分岔、邊界碰撞、混沌等復雜非線性動力學行為［4］。這些非線性行為是導致變換器失效的重要原因，也將造成變換器不能穩(wěn)定運行、性能變差，系統(tǒng)運行狀態(tài)無法預測和控制等［5-7］。因此，有必要利用某種非線性控制方法使得混沌運行的DC-DC變換器重回穩(wěn)定工作態(tài)，以擴大變換器穩(wěn)定工作的參數(shù)空間，并改善其工作性能，如提高其電壓增益、降低輸出紋波等。

1990年，美國 Maryland大學 Ott、Grebogi和Yorke等提出控制混沌的參數(shù)微擾方法（OGY法）［8］。自此，非線性系統(tǒng)的混沌控制研究蓬勃發(fā)展，各種混沌控制方法被相繼提出［9-12］。其中一類是有待控目標軌道的混沌控制方法，如OGY法及其改進算法［13-14］、延遲反饋法、脈沖電壓微分反饋控制法以及各種基于濾波器的反饋控制方法等。這類控制方法的優(yōu)點在于理論嚴謹，在不改變系統(tǒng)的結構并保留其系統(tǒng)原有動力學特性的同時，將系統(tǒng)從混沌狀態(tài)控制任意選定的目標軌道，具有良好的軌跡跟蹤能力和穩(wěn)定性；但其缺點是需要有一個目標函數(shù)或給定軌跡，工程實現(xiàn)比較困難［15-17］。另外一類是無待控目標軌道混沌控制方法，如零極點配置法、參數(shù)共振法等，其思想是通過控制使系統(tǒng)的Lyapunov指數(shù)下降為負，從而消除混沌。這類方法工程實現(xiàn)簡單，但被控系統(tǒng)最終穩(wěn)定到一條新的周期軌道，相應的控制器輸出始終為非零量，且不能保證控制過程的穩(wěn)定性。另外，普遍采用的斜坡補償技術，從廣義上講也可以看作是一種無目標軌道混沌控制策略。雖然斜坡補償方法可以有效拓寬變換器穩(wěn)定工作的參數(shù)范圍，但是斜坡信號的引入改變了原系統(tǒng)的動力學行為，使系統(tǒng)的動態(tài)響應性能下降，且過度補償會增加狀態(tài)變量波形的畸變程度，對變換器的功率因數(shù)產生負面影響［18］。文獻［19］提出了一種適用于離散混沌系統(tǒng)的新型參數(shù)擾動混沌控制方法，并在二維Henon系統(tǒng)得以驗證。該方法選取混沌吸引子中不穩(wěn)定周期-1軌道UPO-1（unstable period-1 orbit）為控制目標，通過疊加控制變量的擾動值，達到混沌控制的效果。與現(xiàn)有的控制方法相比，該方法擺脫了對不動點類型的限制，適用于所有類型的不動點的控制。

本文將文獻［19］提出的參數(shù)擾動混沌控制方法應用于開關電感Boost變換器，設計了適用于該變換器的混沌控制方案，并進行了數(shù)值和模型仿真，研究了變換器增益、輸出紋波等性能的提升，分析了變換器的穩(wěn)定性。利用混沌控制方法對實現(xiàn)DC-DC變換器高增益有著重要意義和應用價值。

1 PCMC開關電感Boost變換器的工作原理與特性簡析

1.1 開關電感Boost變換器工作原理

峰值電流控制模式PCMC（peak current mode control）開關電感Boost變換器的電路原理如圖1所示，圖中虛線內電路為“開關電感”，由2個大小相等的電感 L1、L2及 3個二極管 D1、D2、D12構成。

圖1 PCMC開關電感Boost變換器原理Fig.1 Basic diagram of PCMC switched-inductor Boost converter

假設變換器工作在電感電流連續(xù)導通模式CCM（continuous-conduction mode）下，根據(jù)開關管VT和二極管D導通情況，變換器在一個周期內存在2個不同的工作狀態(tài)，如圖2所示。

當時鐘信號來臨時，開關管VT導通，二極管D1、D2導通，D12截止，電感 L1、L2并聯(lián)充電；當電感電流iL1（iL2）上升至Iref時，VT關斷，二極管D1、D2截止，D12導通，電感 L1、L2與電源E串聯(lián)對負載提供電能，電感電流iL1（iL2）下降。直至下一周期到來，開關管VT再次導通。電感電流iL1與時鐘周期信號Clock工作波形如圖3所示。

圖2 開關電感Boost變換器工作狀態(tài)Fig.2 Working modes of the Boost converter

圖3 電感電流iL1與時鐘周期信號Clock波形Fig.3 Waveforms of iL1and Clock signals

當電路處于穩(wěn)態(tài)時，根據(jù)電感L1兩端伏秒平衡原理，其輸出電壓增益為

式中：UC為電容電壓（負載電壓）達到穩(wěn)態(tài)時的平均值；D為穩(wěn)態(tài)時VT的占空比。

1.2 頻閃映射建模

開關電感Boost變換器中存在2個儲能電感及1個電容，但由于2個電感工作狀態(tài)相同，所以本質上看，該變換器仍屬于二階電路。需要注意的是，iL1和iL2分別連續(xù)，但在變換器工作于圖2（a）的狀態(tài)時，干路總電流即電源電流等于2倍的iL1，變換器工作于圖2（b）的狀態(tài)時，電源電流等于1倍的電感電流iL1，所以電源電流并不連續(xù)。為了方便計算及采樣，取iL1和電容電壓uC為狀態(tài)變量。根據(jù)iL1和電源電流的數(shù)量關系，可以得到電源電流變化情況。在CCM下，可分別列寫出2個相應電路的狀態(tài)方程，即

式中：x=［iL1,uC］T；n為整數(shù)；dn為第 n個周期的占空比；E為輸入電壓；T為時鐘周期；Ai和Bi（i=1,2）為系數(shù)矩陣，分別表示為

求解式（2），可得到第n+1個開關周期開始時刻的狀態(tài)變量xn+1和第n個開關周期開始時刻的狀態(tài)變量xn的頻閃映射，即

式中，ξ為式（4）中的dnT。定義異步切換函數(shù)為

當s（xn,dn）=0時，開關管VT由導通狀態(tài)變?yōu)殛P斷狀態(tài)，利用數(shù)值方法求解此非線性方程，即可求出式（4）中所需的dn。

1.3 非線性動力學行為簡析

電路參數(shù)設置如下：T=100 μs（f=10 kHz），L=L1= L2=0.5 mH，R=10 Ω，C=50 μF，E=10 V，Iref=0～15 A。根據(jù)頻閃映射模型式（4）及異步切換函數(shù)式（7），可得到電感電流iL1和電容電壓uC隨參考電流Iref變化的分岔波形，如圖4所示。

在參考電流Iref由0 A增加到15 A的過程中，變換器首先在Iref=5.7 A時出現(xiàn)倍周期分岔，由穩(wěn)定的周期-1態(tài)變?yōu)橹芷?2態(tài)，此時占空比d=0.47，電壓增益G=2.77。此后，隨著參考電流的增大，系統(tǒng)經過多次倍周期分岔后最終進入了混沌狀態(tài)。從圖中可以看到，系統(tǒng)處于混沌狀態(tài)時，單一的Iref往往對應多個周期軌道。本文的目標即是在這些軌道中，選取所需UPO-1并使之固定下來，使處于混沌狀態(tài)的變換器重新回歸周期-1態(tài)工作，并使變換器輸出電壓增益、紋波等性能指標得以改善。

圖4 以Iref為分岔參數(shù)時分岔波形Fig.4 Bifurcation diagrams of the state variables with Irefas bifurcation parameter

2 基于參數(shù)擾動法的混沌控制方案及其應用

2.1 不穩(wěn)定周期軌道的參數(shù)擾動法簡介

不穩(wěn)定周期軌道的參數(shù)擾動法是由Alexander Jimenez-Triana、陳關榮等［19］于2015年提出的一種適用于離散系統(tǒng)的新型混沌控制方法，可以在混沌系統(tǒng)的諸多不穩(wěn)定周期軌道中選取并固定所需要的周期-1軌道。在每周期開始時對狀態(tài)變量進行采集，通過數(shù)值計算得到控制變量的擾動量，并將此擾動量疊加到原控制變量上得到本周期新的控制變量。對于n維系統(tǒng)，需要對控制變量進行n步擾動以實現(xiàn)混沌控制。考慮具體的二維離散系統(tǒng)，在第n+1和n個周期的狀態(tài)變量離散映射描述為

式中：xn∈R2；F（·）為光滑矢量函數(shù)；pn為每個周期的控制變量，對應于開關電感Boost變換器，pn為每周期內參考電流。

假設系統(tǒng)在pn=P時處于混沌狀態(tài)，定義不動點Xp=F（Xp，P），則在目標軌道（Xp，P）的鄰域內，系統(tǒng)可線性近似表示為

式中：M為系數(shù)矩陣；N為參數(shù)矩陣。二者分別表示為

由式（9）可得

當系統(tǒng)滿足周期-1穩(wěn)態(tài)時，有xn+2=xn+1=Xp，從而可得到二維系統(tǒng)的兩步擾動值為

即每個周期控制參數(shù)需要調整為

2.2 控制參數(shù)計算

將不穩(wěn)定周期軌道的參數(shù)擾動控制法應用到處于混沌狀態(tài)的開關電感Boost變換器中。首先應該確定二維狀態(tài)變量x及使系統(tǒng)處于混沌狀態(tài)的控制變量Xp。根據(jù)離散建模，x=［iL1,uC］T，參考電流被選作為狀態(tài)變量及控制參數(shù)，從圖4可知，當參考電流Iref＞10 A時，系統(tǒng)處于混沌狀態(tài)，可在該范圍內選取Iref=12 A。

令式（4）中xn=xn+1，可以求出混沌狀態(tài)下的不動點為

由式（4）、式（10）可計算得到參數(shù)矩陣和系數(shù)矩陣分別為

由式（15）可求得加入參數(shù)擾動混沌控制方法后第n和（n+1）周期的參考電流，即

2.3 仿真驗證

根據(jù)前文介紹的混沌控制方法原理和相關參數(shù)計算，設計了適用于開關變換器的混沌控制方案，并利用PSIM電路仿真軟件搭建了如圖5所示的仿真模型。其中，控制電路是在傳統(tǒng)峰值電流控制模式基礎上增加了一個擾動量計算單元。計算單元的工作開始時間由step模塊決定，其工作原理是在每周期開始時采集狀態(tài)變量，根據(jù)式（18）計算得到本周期的參考電流。根據(jù)圖5仿真模型，可以得到狀態(tài)變量iL1和uC的時域波形如圖6所示。

由圖6可見，0～0.010 0 s時，參考電流Iref為12 A，電路工作在混沌狀態(tài)；0.010 0 s時，step模塊跳變，擾動量計算單元工作，參考電流在每個開關周期都被重新整定，系統(tǒng)從混沌狀態(tài)被控制到周期-1態(tài)。

電感電流功率頻譜以及狀態(tài)變量相軌跡，分別如圖7和圖8所示。從圖7可以看出，通過參數(shù)擾動法，功率頻譜由連續(xù)的混沌態(tài)變?yōu)殡x散的周期態(tài)，即處于混沌狀態(tài)的開關電感Boost變換器可以重新工作在UPO-1軌道中。由圖8可以看出，被控UPO-1軌道存在于原混沌吸引子中，在控制過程中并沒有產生新的周期軌道。被控周期-1態(tài)的占空比d=0.62，電感電流和電容電壓在每時鐘周期末被控制到平衡點（10.753 9 A,45.615 1 V）上，此時輸出電壓平均值為43 V，電壓增益G=4.3，相較于圖4中iL1第1次分岔時的d=0.47和G=2.77有了較明顯的提升。電流紋波峰峰值從混沌狀態(tài)的3.2 A控制到周期-1軌道的1.3 A，電壓紋波峰峰值從混沌狀態(tài)下的14.5 V控制到周期-1軌道的5 V，紋波明顯下降。由此可見，通過混沌控制，變換器輸出電壓增益及紋波特性得到了明顯改善。

圖5 PSIM仿真模型Fig.5 Simulation model in PSIM

圖6 狀態(tài)變量仿真時域波形Fig.6 Simulated time-domain waveforms of state variables

圖7 控制前后iL1頻譜Fig.7 Power spectrum of iL1before and after control

圖8 混沌吸引子和固定UPO-1相圖Fig.8 Simulated phase portrait of chaotic attractor and fixed UPO-1

3 參數(shù)擾動時系統(tǒng)的穩(wěn)定性分析

開關變換器系統(tǒng)在實際工作中，其輸入電壓和負載通常容易發(fā)生擾動，導致變換器系統(tǒng)的工作狀態(tài)及穩(wěn)定性可能發(fā)生變化。

3.1 控制系統(tǒng)的雅克比矩陣

本文使用圖1所示控制模式PCMC下的頻閃映射模型。由于參考電流Iref經過了參數(shù)擾動調整，因此異步切換函數(shù)式（7）變?yōu)?/p>

當s（xn，dn）=0時，開關管VT由導通狀態(tài)變?yōu)殛P斷狀態(tài)，利用數(shù)值方法求解此非線性方程，即可求出式（4）所需的dn。

開關電感Boost變換器在不動點Xp鄰域的雅克比矩陣定義為

由式（4）和式（19）可得

將式（21）～式（24）代入式（20），由矩陣特征方程

求得二階雅克比矩陣J（Xp）在不同控制參數(shù)條件下特征根λ1和λ2。由根據(jù)文獻［16］的分析知：當λ1和λ2其中一個特征值等于1，另一個模小于1（在復平面單位圓內）時，系統(tǒng)在該平衡點處發(fā)生鞍結分岔（折疊分岔）；當λ1和λ2其中一個等于-1，另一個模小于1時，系統(tǒng)在該平衡點處發(fā)生叉形分岔（倍周期分岔）；當λ1和λ2為一對共軛復數(shù)且模為1時，系統(tǒng)在該平衡點處發(fā)生環(huán)面分岔。

3.2 負載擾動時系統(tǒng)穩(wěn)定性分析

在圖5的混沌控制系統(tǒng)下，保持其他參數(shù)不變，負載電阻R在1～50 Ω的范圍內變化，根據(jù)頻閃映射模型式（4）及異步切換函數(shù)式（19），可得iL1和uC的分岔波形，如圖9所示。

根據(jù)式（25）可求得負載電阻R變化時系統(tǒng)特征值的運動軌跡，如圖10所示，由圖10可見，當R=16.59 Ω時，有一個特征根為-1，表明系統(tǒng)發(fā)生了倍周期分岔，這一結果與圖9通過數(shù)值仿真所得到分岔點相一致。由圖9知，當R在（1 Ω，16.59 Ω）的范圍內時，iL1及uC均可穩(wěn)定在周期-1軌道上，表明該控制方案對負載電阻擾動具有良好的抗干擾性。

圖9 混沌控制系統(tǒng)分岔參數(shù)R的分岔波形Fig.9 Bifurcation waveforms of state variables with bifurcation parameter R in chaotic control system

圖10 混沌控制系統(tǒng)隨R變化特征值軌跡Fig.10 Eigenvalue traces of chaotic control system with the change of R

3.3 輸入電壓擾動時系統(tǒng)穩(wěn)定性分析

在圖5的混沌控制系統(tǒng)下，保持其他參數(shù)不變，輸入電壓E在1～20 V的范圍內變化，根據(jù)頻閃映射模型式（4）及異步切換函數(shù)式（19），可得iL1和uC的分岔波形，如圖11所示。由圖可見，當E＞3.78 V時，iL1及uC均可穩(wěn)定在周期-1軌道上，表明該控制方案對輸入電壓擾動也具有良好的穩(wěn)定性。

根據(jù)式（25）可求得輸入電壓E變化時系統(tǒng)特征值的運動軌跡，如圖12所示。由圖12可見：當輸入電壓E=3.78 V，系統(tǒng)的特征根為一對位于單位圓上的共軛復數(shù)，表明此時系統(tǒng)出現(xiàn)了環(huán)面分岔；隨著E的增大，特征根處于單位圓內，系統(tǒng)一直處于周期-1態(tài)。這一結果與圖11通過數(shù)值仿真所得到分岔點相一致。

圖11 混沌控制系統(tǒng)分岔參數(shù)E的分岔波形Fig.11 Bifurcation waveforms of state variables with bifurcation parameter E in chaotic control system

圖12 混沌控制系統(tǒng)特征值隨E變化軌跡Fig.12 Eigenvalue traces of chaotic control system with the change of E

4 結語

本文分析了開關電感Boost變換器中的非線性及混沌現(xiàn)象，明確了因非線性行為導致的變換器失效機理，并將參數(shù)擾動混沌控制方法應用于開關電感Boost變換器，設計了適用于開關電感Boost變換器的混沌控制方案。通過理論分析和數(shù)值仿真證實了該控制方案可以在高增益變換器的基礎上進一步提高變換器電壓增益，減小電感電流和輸出電壓紋波，證明了該控制方案在受到輸入電壓及負載干擾的情況下具有良好的穩(wěn)定性，在DC-DC變換器控制和工程應用方面具有一定的指導意義。

［1］Li Wuhua,He Xiangning.Review of nonisolated high-step-up DC/DC converters in photovoltaic grid-connected applications［J］.IEEE Transactions on Industrial Electronics,2011, 58（4）：1239-1250.

［2］韓曉明,馬皓,陳隆宇.能饋電子負載中低壓大電流輸入高增益變換器設計［J］.電源學報,2011,9（4）：46-51. Han Xiaoming,Ma Hao,Chen Longyu.Design of high-gain converter for low input voltage and high input current in energy feedback electronic load system［J］.Journal of Power Supply,2011,9（4）：46-51（in Chinese）.

［3］王挺,湯雨.基于開關電感的有源網絡升壓變換器的研究［J］.電工技術學報,2014,29（12）：73-79. Wang Ting,Tang Yu.Study of active network DC-DC boost converter based on switched-inductor［J］,Transactions of China Electrotechnical Society,2014,29（12）：73-79（in Chinese）.

［4］劉洪臣,楊爽,王國立,等.基于開關電感結構的混合升壓變換器非線性現(xiàn)象研究［J］.物理學報,2013,62（15）：58-65. Liu Hongchen,Yang Shuang,Wang Guoli,et al.Nonlinear phenomena in the hybrid step-up converter with switchedinductor structure［J］.Acta Physica Sinica,2013,62（15）：58-65（in Chinese）.

［5］Tse C K.Complex behavior of switching power converters［M］.1st Edition.Boca Raton,USA：CRC Press LLC, 2004.

［6］Cheng K W E,Liu M,Wu J.Chaos study and parameterspace analysis of the DC-DC buck-boost converter［J］.IEEE Proceedings of Electric Power Applications,2003,150（2）：126-138.

［7］張波,李萍,齊群.DC-DC變換器分叉和混沌現(xiàn)象的建模和分析方法［J］.中國電機工程學報,2002,22（11）：81-86. Zhang Bo,Li Ping,Qi Qun.Methods for analyzing and modeling bifurcations and chaos in DC-DC converter［J］. Proceedings of the CSEE,2002,22（11）：81-86（in Chinese）.

［8］Ott E,Grebogi C,Yorke J A.Controlling chaos［J］.Physical Review Letters,1990,64（11）：1196-1199.

［9］盧偉國,周雒維,羅全明,等.BOOST變換器延遲反饋混沌控制及其優(yōu)化［J］.物理學報,2007,56（11）：6275-6281. Lu Weiguo,Zhou Luowei,Luo Quanming,et al.Time-delayed feedback control of chaos in BOOST converter and its optimization［J］.Acta Physica Sinica,2007,56（11）：6275-6281（in Chinese）.

［10］周宇飛,陳軍寧,謝智剛,等.參數(shù)共振微擾法在Boost變換器混沌控制中的實現(xiàn)及其優(yōu)化［J］.物理學報,2004,53（11）：3676-3683.Zhou YuFei,Chen JunNing,Tse C K,et al.Application of resonant parametric perturbation to the chaos control in Boost converter and its optimization［J］.Acta Physica Sinica,2004,53（11）：3676-3683（in Chinese）.

［11］王鶴,李耀峰,張守龍,等.基于自適應Terminal滑模的混沌振蕩控制［J］.電力系統(tǒng)及其自動化學報,2013,25（3）：152-157. Wang He,Li Yaofeng,Zhang Shoulong,et al.Chaotic oscillation control based on adaptive terminal sliding mode［J］.Proceedings of the CSU-EPSA,2013,25（3）：152-157（in Chinese）.

［12］Lu Weiguo,Zhou Luowei,Luo Quanming,et al.Filter based non-invasive control of chaos in Buck converter［J］. Physics Letters A,2008,372（18）：3217-3222.

［13］Shinbrot T,Ott E,Grebogi C,et al.Using chaos to direct trajectories to targets［J］.Physical Review Letters,1991,65（26）：3215-3218.

［14］Chakrabarty K,Banerjee S.Control of chaos in piecewise linear systems with switching nonlinearity［J］.Physics Letters A,1995,200（2）：115-120.

［15］Ushio T.Limitation of delayed feedback control in non-linear discrete-time systems［J］.IEEE Trans.on CAS-I,1996,43（9）：815-816.

［16］彭召旺,鐘廷修,馮正進.高周期混沌軌道的最優(yōu)反饋控制［J］.控制與決策,2001,16（3）：326-328,340. Peng Shaowang,Zhong Tingxiu,Feng Zhengjin.Optimal feedback control for higher-period chaotic orbits［J］.Control and Decision,2001,16（3）：326-328,340（in Chinese）.

［17］羅曉曙.DC-DC變換器的非線性動力學行為與混沌控制［M］.北京：科學出版社,2012.

［18］楊平,包伯成，沙金，等.開關變換器斜坡補償動力學機理研究［J］.物理學報,2013,62（1）：49-57. Yang Ping,Bao Bocheng Sha Jin,et al.Dynamical mechanism of ramp compensation for switching converter［J］. Acta Physica Sinica,2013,62（1）：49-57（in Chinese）.

［19］Jimenez-Trianna A,Chen Guanrong,Gauthier A.A parameter-perturbation method for chaos control to stabilizing UPOs［J］.IEEE Trans on Circuits and Systems-II,2015,62（4）：407-411.

Study on Failure Mechanism of Switched-inductor Boost Converter and Chaos Control Scheme Based on Parameter-perturbation

LI Zi,CHEN Yanfeng,ZHANG Bo,QIU Dongyuan,CHEN Xi
（School of Electric Power,South China University of Technology,Guangzhou 510641,China）

Switched-inductor Boost converter has been widely used in the new energy systems.Whereas its complex nonlinear dynamic behaviors,such as bifurcation and chaos,have led to the failure of converter.Therefore,it is necessary to control the converter to stable state from chaotic state.In this paper,a new chaotic control scheme based on parameter-perturbation method is proposed and applied to a peak current-mode controlled switched-inductor Boost converter.And the converter operating in chaotic state can be controlled quickly to the period-1 orbit with better performances,such as higher voltage-gain and lower output ripples.In addition,the system can work stably when the input or load resistance has large disturbance,which means that the new scheme has better stability against input voltage or load resistance disturbance.The analysis of failure mechanism and chaos control based on the nonlinear characteristics of the converter can be helpful for the design of circuits’parameters and the performance improvement.

switched-inductor Boost converter;failure analysis;chaos control;parameter perturbation;period-1 orbit

李姿

10.13234/j.issn.2095-2805．2017．3.148

：TM 46

：A

李姿（1992-），女，碩士研究生，研究方向：非線性系統(tǒng)與電力電子建模與控制，E-mail：lizi0614@126.com。

陳艷峰（1970-），女，通信作者，博士（后），教授，研究方向：非線性系統(tǒng)與電力電子建模與控制，E-mail：eeyfchen@scut. edu.cn。

張波（1962-），男，博士，教授，研究方向：電力電子系統(tǒng)分析與控制，E-mail：epb zhang@scut.edu.cn。

丘東元（1972-），女，博士，教授，研究方向：電力電子裝置與系統(tǒng)，E-mail：epdy qiu@scut.edu.cn。

陳曦（1989-），男，博士研究生，研究方向：非線性系統(tǒng)與電力電子建模與控制，E-mail：xichen_1021@hotmail.com。

2017-02-21

國家自然科學基金資助項目（51437005）；廣東省自然科學基金資助項目（2014A030313247）

Project supported by National Natural Science Foundation of China（51437005）;Guangdong Province Natural Science Foundation,China（2014A030313247）