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.     

并联Buck变换器中的混沌研究

开关式DC/DC变换器是一个强的非线性控制系统,变换器满足一定条件时,就会产生各种类型的分叉和混沌.该文采用基于主从控制的并联Buck变换器为研究对象,详细推导了并联Buck变换器的动力学方程,通过仿真得到了在一定范围内改变参数时引起的分叉和混沌现象.并且借鉴非线性动力学中的Jacobian矩阵法对系统不动点的稳定性进行了分析,通过其特征值轨迹形象说明了分叉出现的原因.     

应用于超级电容储能系统的双向DC/DC变换器混沌控制方法研究

超级电容储能系统(SCESS)主要通过对双向DC/DC变换器进行控制来快速平抑直流母线电压的波动。为了抑制控制过程中所产生的一些分岔和混沌现象,提出了一种应用于SCESS的混沌控制方法。分析了该方法的控制原理,并根据非线性动力学理论建立了双向DC/DC变换器的离散迭代模型;然后设计了一种能够自动调节补偿斜率的混沌控制信号;最后对该信号作用下的异步切换函数和同步切换映射式进行了数值求解,从而绘出系统分叉图。通过仿真和试验证明,该方法能够有效抑制SCESS的分岔和混沌现象,提高了系统的稳定工作范围和动态响应速度。     

DC-DC Boost变换器混沌运行仿真及实验研究

DC-DC boost变换器是开关变换器中最常用、最基本的电路，其丰富的非线性行为为研究混沌现象提供了便利。该文以Boost变换器为研究对象，分别就参数控制和外加混沌信号控制两种行为进行仿真和实验研究。参数控制演示了Boost变换器由单周期通向混沌运行的演化过程；外加混沌信号控制时，为了得到较好的输出特性，该文加入了电流负反馈，实验基于DSP数字控制，分别研究了变频混沌控制与变幅混沌控制两种情况。以上实验结果都证明了混沌控制对于降低DC-DC开关变换器EMI十分有效。     

基于时延反馈的Boost变换器混沌化控制

时延反馈是一种混沌或混沌化控制的有效方法,本文建立了电流模式控制DC-DC Boost变换器输出电压时延反馈混沌化模型,以非线性微分方程时延反馈混沌化理论为基础,研究了控制策略中不同控制参数对变换器混沌化的影响,并给出了控制参数的选择依据.时延反馈混沌化方法控制范围宽,结构简单且设计过程系统性强.同时,验证了变换器系统的混沌化对EMI的有效抑制,为相关混沌研究的工程应用提供了实现思路.     

应用混沌控制降低Boost型变换器EMI水平研究

在原型峰值电流控制DC/DC Boost型变换器的基础上,设计了一种对最小输入电流加以限制的新型峰值电流控制方式,给出了实现电路.计算机模拟与电路实验均表明,采用新型峰值电流控制方式且工作于混沌状态下的DC/DC Boost型变换器能够进一步降低电磁干扰(EMI)水平,具有实用价值.     

并联降压变换器的非线性行为分析与控制

以主从控制的并联降压型变换器为研究对象,通过实验得到间歇混沌等非线性行为,并通过特征值分析法进行验证,揭示了开关变换器工作中不规则运动产生的原因,为电路设计提供理论依据;在此基础上,提出时间与参数映射的方法和混沌控制的解决方案——相移法。通过将系统的其中一个驱动控制信号发生相位移动或延迟,把系统的混沌运动状态转变为规则运动状态,从而实现了并联降压型变换器电路的混沌控制。相移前后功率谱的变化充分说明了相移法实现混沌控制的可行性和正确性。     

PWM Boost变换器不同工作方式下的次谐波和混沌行为

建立了PWMboost变换器连续模态和不连续模态的离散数学模型，证明了系统运行中谐波和混沌行为的存在，确定了系统运行的混沌区域，为进一步运用非线性系统混沌理论探索DC／DC功率变换器的运行规律打下基础。     

基于符号动力学的DC/DC开关变换器“周期3即混沌”证明

开关变换器与其符号序列拓扑共轭,可将符号动力学用于开关变换器系统的特性研究。对DC/DC开关变换器中的切分岔跟阵发混沌现象进行研究,用符号序列的幂次代表阵发混沌发生的周期间隔,用广义合成律从符号动力学的角度证明"周期3意味着混沌"。从一种崭新的角度出发,基于符号动力学的方法分析DC/DC开关变换器的非线性混沌特征,最后用仿真实验验证切分岔和阵发混沌的产生。     

飞轮储能系统放电单元无源化控制方法研究

针对飞轮储能系统放电单元的DC/DC开关变换器非线性控制问题,研究系统中二次电源Boost变换器,给出适于仿真和编程的Boost变换器标幺值平均模型.基于Lyapunov直接方法,分析Boost变换器的稳定性.应用非线性系统的微分几何理论,通过坐标变换和反馈补偿将非线性系统反馈等价为子系统与积分器的串联结构,得到一种使Boost变换器控制系统渐近稳定的无源化控制律,并给出DC-AC逆变器的设计方法.仿真和实验结果表明,系统在输入大范围变化时,控制器具有良好的鲁棒性使输出保持稳定.     

电压模式控制Buck变换器间歇现象的实验研究

在实际工作中，开关变换器易受传导和辐射干扰的影响，因而使其稳定性发生变化。为了研究这种情况，可以构造包含耦合寄生干扰的电路模型。实验表明，随着寄生干扰强度的增大，变换器将产生从间歇分谐波到间歇混沌的变化。另外，对于各种不同的扰动信号波形，如正弦波、矩形波、三角波，它们从间歇分谐波到间歇混沌的变化途径是一致的。     

BUCK DC/DC变换器分岔和混沌的精确离散模型及实验研究

用数学模型精确地描述以及用实验验证DC／DC变换器的分岔和混沌现象一直具有较大的难度，从而导致以往理论研究结果的真实性受到质疑。为此该文以Buck DC／DC变换器为具体研究对象，提出其分岔和混沌分析精确离散建模方法，建立了它的精确离散数学模型。基于此模型进一步分析Buck DC／DC变换器分岔稳定性和混沌特性，改进了现有近似的模型的研究结果。同时文中还进行了丰富的实验研究，证实了该文精确数学模型的正确性，并实际展现了Buck DC／DC变换器从分岔至混沌演化的全过程。该文的研究方法也为其它DC／DC变换器的分岔和混沌现象提供了理论和实验基础，具有一般性意义。     

反馈控制型PWM DC/DC变换器的建模分析与混沌控制

利用拉氏变换求解方法建立反馈控制型PWM DC/DC变换器离散迭代模型,与以前的平均模型对比,证明此方法的先进性,并利用它进行分析.把自适应控制方法和参数同步的概念应用到DC/DC变换器的混沌控制当中,利用Matlab仿真软件和电路实验证明它的先进性和有效性.     

Boost变换器断续导通模式的PSM同步开关映射模型

平均法是分析各种PWM模式DC/DC变换器的基础,其缺点是各种非线性信息遗失在平均过程中,因此研究PWM变换器非线性现象需要建立正确的离散映射模型。跨周调制(PSM)作为一种新的调制模式,具有响应速度快,轻负载转换效率高等优点,已在小功率单片IC中得到广泛应用,但PSM模式的非线性离散映射模型未见报道。该文建立断续导通模式(DCM)Boost变换器的同步开关映射模型,并根据该模型详细分析PSM调制的非线性现象。研究表明PSM调制模式下,参数的变化引起系统的输出在定常解和周期解之间变化,变化呈现无序性,但系统一直保持稳定的输出,说明PSM具有较强的鲁棒性;最后将PSM的非线性现象与PWM的分叉与混沌现象进行比较,对产生二者区别的原因给出了合理的解释。     

基于参数扰动的混沌控制方案在Buck-Boost变换器中的应用研究

分布式直流微电网中,直流母线与大电网的接口变换器通常选择具有升、降压功能的DC-DC变换器,如Buck-Boost变换器,来提升或降低光伏阵列或其他储能单元的输出电压,使之与直流母线电压匹配。Buck-Boost变换器作为一个强非线性系统,在输入电压、参考电流等电路参数变化时容易产生分叉、混沌等非预期情况,使变换器性能变差甚至不能正常运行。基于峰值电流控制型Buck-Boost变换器的频闪映射模型,分析了变换器的非线性动力学现象。基于参数扰动的混沌控制原理,设计了一种适用于峰值电流控制型BuckBoost变换器的混沌控制方法 ,该方法可使进入混沌状态的变换器重新回到周期态,并使变换器的稳态性能、输出纹波等得到显著改善。     

Non‐invasive chaos control of DC–DC converter and its optimization

The frequency‐domain‐based realization condition related to a novel non‐invasive chaos control is presented in this paper. According to the common piecewise‐linear characteristics of PWM‐controlled DC–DC converter system, a general expression for its Jacobian matrix is derived for optimizing the control parameters of the proposed non‐invasive chaos control. The relevant simulation and experiment results about the application of the chaos control to a voltage‐mode Buck converter are given, which confirm the feasibility of the parameter‐optimization method and the validity of the proposed non‐invasive chaos control. Copyright © 2010 John Wiley & Sons, Ltd.