CCM和DCM模式Buck变换器建模与混沌现象仿真.pdf

第20卷第14期系统仿真学报©Vol.20No.14
2008年7月JournalofSystemSimulationJul.,2008

CCM和DCM模式Buck变换器建模与混沌现象仿真

王开艳，王春芳，张玲丽
（青岛大学自动化工程学院，山东青岛266071）

摘要：利用Matlab/Simulink分别建立了电流连续和断续模式的电压控制型Buck变换器的两种
模型，通过仿真观察到了混沌现象。该模型成功地模拟了可控功率开关的开关状态及其PWM驱
动信号，非常贴近于开关的实际工作状态。对两种模式的模型进行仿真，在电流连续模型中，得
出输入电压变化时的V-I相图和系统主要电量的时域波形图，观察到了系统由稳定到混沌的演化过
程；在电流断续模型中，得到了负载电阻和电感变化时系统动力学行为变化的相图，从而验证了电
流断续模式下混沌现象的存在性。仿真结果均符合理论分析。
关键词：Buck变换器；CCM；DCM；混沌；仿真
中图分类号：TM219;TM17文献标识码：A文章编号：1004-731X(2008)14-3881-04
ModelingandChaoticPhenomenaSimulation
ofBuckConverterinCCMandDCM
WANGKai-yan,WANGChun-fang,ZHANGLing-li
(SchoolofAutomationEngineering,QingdaoUniversity,Qingdao266071,China)
Abstract:TwomodelsofBuckconvertercontrolledbyvoltageoperatinginCCMandDCMwererespectivelyestablished
withMatlab/Simulink,andtheirchaoticphenomenawasobservedthroughsimulation.Themodelssuccessfullysimulatedthe
“on”and“off”stateofthecontrolledswitchandthePWMdrivingsignal,they’reverysimilartothepracticaloperative
state.Usingthetwokindsofmodels,simulationsweredone,sowiththeCCMmodel,thephasespacediagramsandthe
waveformsofsystemmainparametersweredrawnoutbyvaryinginputvoltage,thusthetransformingofsystembehavior
fromsteadystatetochaoticwasobserved;withtheDCMmodel,aseriesofphasediagramswereobtainedbyvaryingthe
loadresistanceandinductor,whichshowedthechangeofsystemdynamicbehaviorsandprovedtheexistenceofchaotic
phenomena.Alltheresultsarecorrespondedwiththetheory.
Keywords:Buckconverter;CCM;DCM;chaos;simulation

1
引言LiL
VTisIo
本文利用Matlab中的Simulink模块库，在参考文献[1]
iC
的基础上，建立了一种新的电流连续模式的Buck变换器模
VDCRVo
Vin
型，同时受其启发，建立了电流断续模式的模型。从电流连
续模型中得到的混沌相图与参考文献[1]中的完全一致，说明
了模型的正确性；从电路断续模型中也观察到了混沌现象，

从而验证了电流断续模式下的Buck变换器也存在混沌现Vref
driverA
象。根据该模型可以很方便地进行参数整定，对控制系统的
V
设计将具有一定的指导意义。comparatorramp
图1电压控制型Buck变换器电路图
1Buck变换器的建模
电压)作为状态变量。在CCM模式下，只有可控器件VT导
图1是电压控制型Buck变换器原理图。其工作过程分
通与关断两种状态。列写状态方程如下[3]：
析见参考文献[1]。根据电感电流连续与否，Buck变换器有
VT导通时：
电流连续(CCM)和电流断续(DCM)两种工作模式。后者在可
⎡diL⎤⎡−1⎤
[2]⎢⎥0⎡⎤1
控器件关断时又有电感电流连续和断续两种状态。dt⎢L⎥⎡iL⎤⎢⎥
⎢⎥=+LVin；(1)
⎢⎥⎢⎥⎢⎥
⎢duC⎥⎢11−⎥⎣uC⎦
1.1电流连续模式的建模⎣⎦