开关频率对SPWM逆变器动态行为的影响

基于混沌分岔理论,研究了开关频率对单相正弦脉宽调制(SPWM)逆变器的影响。以基本H桥逆变器为研究对象,采用一阶离散模型分析系统的混沌行为。应用频闪映射图、分岔图和频谱图,从时域到频域详细分析了开关频率对逆变器动态性能的影响。通过时滞反馈控制改善了系统在中低频段的混沌状态,并结合二阶时滞模型的雅可比矩阵特征值给出了系统稳定运行的参数域。通过仿真与实验,观察了电流在不同开关频率(3 k Hz和2 k Hz)下的分岔和混沌行为。结果表明,时滞反馈控制能有效抑制低开关频率造成的混沌,当时滞系数取0.22时,控制器抑制混沌的效果最好。     

单相SPWM逆变器的分岔及混沌现象分析

以基本单相正弦脉宽调制(SPWM)逆变器为研究对象,采用迭代法建立一阶离散模型,应用频闪映射图、折叠图和分岔图,详细描述了系统出现的分岔和混沌现象,借助仿真给出了系统的稳定运行参数域,从时域及频域分析了分岔和混沌行为对系统性能的影响.本文的研究结果将混沌研究从DC/DC变换器推广到DC/AC变换器,为深入研究电力电子变换器的非线性行为打下了基础.     

基于系数线性化模型的逆变器分岔与混沌现象研究

以带LC滤波器的逆变器为研究对象,分析了二阶逆变器系统中出现的分岔现象.鉴于二阶系统的复杂性,在传统建模方法的基础上提出了一种基于系数线性化的离散模型,简化了系统建模、稳定性分析以及数值仿真验证的运算过程.运用Jacobian矩阵稳定性分析方法对2种模型的差异性进行了对比分析,并得到了单参数和双参数下系统的运行稳定域.数值仿真结论表明,所提简化离散模型能很好地分析出系统运行的稳定参数域,且在复杂程度、运算量以及运算速度方面较传统离散模型有着明显优势.     

IFOC感应电动机分岔混沌的单双时滞反馈控制

为了研究间接磁场定向控制感应电动机系统的失稳机理,采用分岔图分析了感应电动机系统的动力学特性以及通往混沌的路径,同时,利用最大李雅普诺夫指数给出了混沌产生的参数区间,从而预测感应电动机系统的不规则振荡行为.混沌现象的产生使得感应电动机系统振荡加剧,为抑制这种不规则振荡现象,在感应电动机系统中加入时滞反馈控制项,利用分岔图分析了时滞反馈控制项对整个感应电动机系统的影响,并从中选取合适的控制参数,使感应电动机系统达到平衡点并进入稳定运行状态,数值仿真分析结果表明加入双时滞反馈项可以使系统过渡过程变短,收敛速度变快,控制效果更优.     

PI调节下光伏逆变器的分岔与混沌现象研究

以PI调节下的电流控制型光伏逆变器为研究对象,采用频闪映射法推导了系统的离散模型,提出了一种能有效确定占空比的方法。将逆变器输入电压作为分岔参数,得到了系统的动态分岔图。运用折叠图的方法得到了不同分岔参数值下系统输出电流的数值仿真图,验证了所推导的离散模型的正确性。最后,通过RT-LAB半实物实验平台得到系统输出电流的实验波形,进一步验证了离散模型的正确性。将分岔与混沌研究从简单的比例调节下的逆变器推广到PI调节下的逆变器,更深入地分析了光伏逆变器中出现的非线性行为。     

基于分岔理论的永磁同步电机非确定参数混沌控制

主要研究永磁同步电机运行系统的分岔及混沌特性,将其数学模型进行无量纲化,得到简化后的混沌模型。经研究发现,系统在特定情况下存在着不稳定的分岔行为,确定外部输入,随着分岔参数的改变,系统平衡点的数目会发生变化。当分岔参数达到静态分岔点时,平衡点由一个变成两个;当分岔参数达到临界分岔点时,系统会产生连续的Hopf分岔现象,连续的Hopf分岔使得系统进入混沌状态。基于永磁同步电机参数不确定性,根据自适应控制理论,构建了一种自适应混沌控制器对参数不确定的永磁同步电机运行系统进行混沌控制。通过仿真验证该系统在加入控制器后会迅速到达稳定状态。     

高频磁集成Buck-Boost稳定运行参数域研究

研究高频磁集成双向Buck-Boost变换器非线性行为并探求其稳定运行参数域。采用改进型平均开关网络法,建立其Buck模态下的小信号模型,并对其一个开关周期状态变量进行平均化和线性化处理,推导出变换器高频运行时稳态状态方程,再依此建立起变换器Buck模态下,连续运行时的精确化离散迭代映射模型,利用Jacobian矩阵,探求稳定参数域、分岔行为和混沌现象与输入电压、耦合电感设计和滤波电容之间的关系,确定两种模式下系统的稳定运行区域及其参数的归一化选取准则。     

Brussel模型的混沌控制

对化学反应中的Brussel模型的动力学行为进行了研究,针对其混沌现象,用线性反馈方法和多变量注入反馈控制法对系统进行控制,数值仿真结果显示,这两种控制方法都能将系统混沌有效地抑制到周期轨道。相图和状态历程图显示了系统随着被控参数的变化,最终被控制在周期轨道的情形。全局分岔图揭示了系统随着被控参数的变化,存在的复杂动力学现象,倍化分岔、叉式分岔、倍化分岔序列最终通向混沌的过程。     

发电机阻尼和参数扰动对系统稳定性的影响

以非线性分岔分析软件Aut097为工具,以一个标准的三节点系统为对象,研究了发电机阻尼模型和参数扰动对电力系统小扰动稳定性和系统分岔的影响。研究发现,在采用不同的阻尼模型时,会导致不同的系统分岔形式和不同的混沌现象出现区域;为此求解了在关键参数扰动下系统的受扰稳定域,并分析了稳定域的边界特性。     

峰值电流控制的H桥逆变器非线性现象的研究

以峰值电流控制的H桥逆变器为研究对象,分析了H桥逆变器电路的动力学特性。通过对H桥逆变器开关状态的描述,建立逆变器的离散时间模型,采用分岔图、折叠图、频闪映射分析了输入电压对系统性能的影响,运用Jacobian矩阵对H桥逆变器进行稳定性分析,最后通过仿真实验验证离散模型和理论分析的正确性。研究结果表明峰值电流控制的H桥逆变器存在非线性现象且受多个参数的影响,输入电压越高系统稳定域越大。     

BBMC逆变级分段延迟反馈控制参数稳定域

针对Buck-Boost矩阵变换器(BBMC)逆变级在脉冲输入电压作用下存在的分叉与混沌现象,提出采用分段延迟反馈控制法,研究确定了其控制参数的稳定域。建立了该逆变级的离散迭代数学模型,针对该逆变级在分段延迟反馈控制法下的控制特性进行了分析,研究确定了实现系统稳定运行时控制参数k_1、k_2间的函数关系并确定了其稳定域范围,最后对上述理论分析的正确性进行了仿真验证。结果表明:分段延迟反馈控制能有效抑制BBMC逆变级在脉冲输入电压作用下所产生的混沌现象,对于确保BBMC逆变级的稳定运行具有重要意义。     

构网型变流器并网系统在强弱电网下的分岔分析

构网型变流器并网系统在强弱电网下均存在稳定性问题，但这2类稳定性问题之间的联系并不清晰。为此，基于分岔理论揭示了这2类稳定性问题之间的非线性动力学关系和过渡过程的物理图像。首先根据所建模型，对这2类稳定性问题的动力学响应进行分岔分析，得出系统在弱电网下会发生鞍结点分岔，在强电网下会依次发生霍普夫分岔、倍周期分岔并通向混沌。其次基于时间尺度理论进行模型降阶，然后通过小扰动和大扰动分析确定端电压控制是导致强弱电网下系统动力学行为差异的关键因素。之后运用复转矩法进一步揭示了端电压控制会导致系统在强弱电网下分别因阻尼转矩不足和同步转矩不足而失稳。最后通过多机仿真证实了多机系统也存在类似的强电网失稳问题。     

抑制谐波谐振的并网逆变器机侧电流反馈的CVFAD设计方法

LCL型并网逆变器机侧电流反馈控制较并网电流反馈控制具有更高的稳定性。但受数字控制延时的影响,系统的稳定性取决于谐振频率与采样频率的比值。且谐振频率附近存在一个谐波放大频域,在弱电网工况下易引发谐波谐振现象。而传统机侧电流反馈的双环控制方法受带宽限制,无法达到理想的稳定分界频率。针对该问题,提出一种电容电压有源阻尼的新型控制方法。该方法采用电容电压反馈内环提升系统阻尼效果,通过附加电容电压反馈回路使得系统开环零点重新配置,达到消除反向谐振峰的目的。理论分析表明,所提方法拓宽了系统稳定区间,不仅消除了谐波放大频域,且在电网阻抗宽范围变化时,系统始终具有较高的鲁棒性和控制性能。最后,通过仿真和实验验证了理论分析的正确性和所提方法的有效性。     

七阶混沌振荡电力系统的自耦PD控制

为了抑制七阶电力系统中的混沌振荡,根据自耦PID控制理论提出了一种简单的混沌控制方法。该方法首先将七阶混沌系统控制问题分解为三个严格反馈子系统的控制问题,然后将每个子系统已知和未知动态分别定义为一个总扰动,进而将三个子系统等价映射为一个三阶线性扰动系统和两个二阶线性扰动系统。据此分别构建了在总扰动反相激励下的三个受控误差系统。根据自耦PID控制理论,分别设计了一个扩展自耦PD控制器和两个自耦PD控制器。最后分析了每个子系统的鲁棒稳定性和抗扰动鲁棒性。仿真结果验证了所提控制方法的有效性,每个状态变量均能由混沌振荡状态恢复到稳定运行状态,且控制信号光滑。因此该方法在电力混沌振荡控制系统领域具有良好的实际应用前景。     

基于降阶线性扩张状态观测器的风电并网逆变器线性自抗扰控制*

针对风电并网逆变器直流母线电压易受电网电压波动和负载扰动影响的问题,文中提出了一种电压外环改进型线性自抗扰控制(LADRC)。首先建立了风电并网逆变器在d-q旋转坐标系下的数学模型,在此基础上,设计了基于降阶线性扩张状态观测器的线性自抗扰控制,减小了观测器的相位滞后,提高了系统的扰动观测精度;然后在观测器总扰动通道上增加了一个超前滞后的校正环节以减弱观测器的噪声放大效应;最后对改进型LADRC控制策略进行了频域特性分析。仿真结果表明,相比于传统LADRC控制策略,文中所提的控制策略对并网逆变器直流母线电压具有更好的控制效果。     

基于Buck变换器的模糊自抗扰Hopf分岔扰动抑制策略

针对Buck变换器输出端口电压易受系统参数变化影响而降低能量传输质量的问题,提出了一种结合模糊推理机制的线性自抗扰控制策略。首先,建立离散数学模型分析出Hopf分岔扰动是引起输出电压低频振荡的原因,利用频域法分析其稳定的充要条件,给出Hopf分岔扰动存在性证明,并仿真验证了Hopf分岔扰动的存在。其次,基于理论分析设计模糊推理规则将其与误差反馈控制率结合来提升对Hopf分岔扰动抑制效果。并且,运用频域法理论分析了在Hopf分岔扰动下该控制策略的稳定性及各状态观测误差对干扰的界限。最后,通过仿真分析对比不同工况下此控制策略与传统PI控制策略对Hopf分岔扰动的抑制情况。结果表明,所提出的模糊线性自抗扰控制策略有效地抑制了Hopf分岔扰动,保障了Buck变换器的工作性能。     

基于模糊自适应的固态变压器逆变级改进LADRC控制

为提高固态变压器逆变级的性能,实现系统自动寻优,解决各种负载扰动时暂态稳定性问题,提出了一种基于线性扩张状态观测器LESO(linear extended state observer)估计误差补偿的改进二阶线性自抗扰单环控制策略,并引入模糊自适应与改进线性自抗扰中的状态误差反馈控制率结合,使用Lyapunov稳定性定义证明了系统的稳定性。最后,利用MATLAB/Simulink仿真平台对固态变压器逆变级进行建模,对文中提出的策略在各种工况下的控制性能进行了测试,验证了其正确性和参考价值。     

Chen式系统的动力学行为研究及混沌抑制

进一步研究了Chen式系统的动力学行为,理论分析了系统在平衡点的稳定性。通过经典四阶龙格——库塔方法数值仿真了系统随不同参数变化的全局分岔图,通过分岔图揭示了在不同参数下通过不同形式通向混沌的复杂动力学行为。在不同参数时,存在周期运动、叉式分岔、倍化分岔序列、混沌行为。通过相图和时间响应图演示了混沌现象。采用比例微分控制方法进行控制,数值仿真结果表明被很好的控制在周期二和长周期轨道。     

高频Boost变换器稳定运行的参数域分析

高频条件下的Boost变换器具有功率密度大、转换效率高和适于大规模集成等特点而备受关注,但因其强非线性特性,在工作中更容易因参数选择不当或外部受到大干扰使得系统产生分岔和混沌现象。通过建立高频Boost变换器的频闪映射模型,利用Jacobian矩阵特征值变化判断系统的稳定参数域,分析了该变换器各参数在不同条件下产生分岔的情况,通过电路仿真及实验验证了高频Boost变换器中出现的分岔及混沌现象与理论分析结果一致。本结论能够为Boost变换器在高频条件下维持稳定运行提供参考,也为系统的进一步优化设计和控制提供理论依据。