Buck-Boost换流器中分岔现象的机理及预测

电流控制模式的Buck-Boost换流器电路在一定的参数范围内会出现分岔和混沌，研究这些非线性现象的机理及参数范围在理论和电力电子的应用上都非常重要。采用最近提出的基于轨线的非线性动力学方法，在一维观察空间中定义换流器轨迹结构稳定性的稳定裕度，解释了发生分岔及混沌的机理，并用灵敏度分析技术快速估计各分岔点。     

计及励磁系统和原动机动态时系统小扰动稳定分析

本文利用非线性动力系统分岔理论，分析和讨论在计及发电机励磁系统和原动机动态时，它们各自的动态参数对系统小扰动稳定性的影响，文中所得结论将对揭示电力系统动态失稳的机理有所帮助。     

基于扩展方程法的电力系统双参数分岔边界的计算

通过对电力系统某些模型的研究,发现系统在鞍结分岔(SNB)前会经历Hopf分岔(HB)的失稳,采用Hopf分岔理论研究电力系统的稳定运行问题,能够比较全面地考虑非线性系统的非线性性态,深入揭示系统失稳的机理。然而以往的间接法在计算Hopf分岔点时,每次改变参数都要计算系统雅可比(Jacob ian)矩阵的特征值并判断是否出现一对实部为零的共轭虚根,导致计算量较大。而直接法对初值的要求比较严格。文中引入双参数构造系统的扩展方程求解SNB分岔曲线,并寻找系统的高阶分岔点TB点,由于TB点是SNB曲线与HB曲线的交点,以该点为初始值,采用扩展方程可以直接求解双参数下的Hopf分岔曲线,进而得到系统在双参数下的分岔边界。     

基于扩展方程法的电力系统双参数分岔边界的计算

通过对电力系统某些模型的研究,发现系统在鞍结分岔(SNB)前会经历Hopf分岔(HB)的失稳,采用Hopf分岔理论研究电力系统的稳定运行问题,能够比较全面地考虑非线性系统的非线性性态,深入揭示系统失稳的机理.然而以往的间接法在计算Hopf分岔点时,每次改变参数都要计算系统雅可比(Jacobian)矩阵的特征值并判断是否出现一对实部为零的共轭虚根,导致计算量较大.而直接法对初值的要求比较严格.文中引入双参数构造系统的扩展方程求解SNB分岔曲线,并寻找系统的高阶分岔点TB点,由于TB点是SNB曲线与HB曲线的交点,以该点为初始值,采用扩展方程可以直接求解双参数下的Hopf分岔曲线,进而得到系统在双参数下的分岔边界.     

电力系统低频振荡分岔和混沌机理述评

电力系统作为典型的强耦合、高度非线性、多变量的动态系统,具有复杂的非线性动力学行为,系统自身的非线性物理特性是低频振荡的重要诱因之一。从分岔(分歧)和混沌理论角度,总结了低频振荡非线性机理的研究成果,内容涉及低频振荡中非线性奇异现象的发现和产生原理,单机小系统向多机大系统推广的非线性机理,分岔点及混沌吸引子的搜寻方法,分岔和混沌引发的振荡控制等方面。结合实际电网安全运行要求,在振荡模式识别、低频振荡引发机理鉴别等五方面提出非线性引发低频振荡需要解决的问题。对利用非线性动力学理论研究电力系统低频振荡现象具有一定的引导意义。     

应用非线性模态方法分析机电耦合次同步扭振系统的Ho…

大型汽轮发电机组轴系与电网耦合次同步谐振问题在国内外工程界曾引起极大关注。ＳＳＲ现象是在某种参数条件下系统产生Ｈｏｐｆ分岔的结果。本文在非线性模态理论基础上，通过建立非线性模态与Ｈｏｐｆ分岔的联系，提出一种新的Ｈｏｐｆ分岔的分析方法，并将其推广应用于一个简化的ＳＳＲ模型的Ｈｏｐｆ分岔的分析。     

Hopf 分岔的劳斯判据及其在电力系统中的应用

采用Hopf分岔理论研究电力系统的稳定运行问题,能够比较全面地考虑非线性系统的非线性状态,深入揭示系统失稳的机理。然而以往方法在计算Hopf分岔点时,每改变一次参数都要计算一次系统Jacobian矩阵的特征值并判断特征根实部是否为零,导致计算量较大。通过引入Hopf分岔的劳斯判据,可直接求得非线性系统的Hopf分岔点以及系统振荡的频率,克服了以往方法因计算系统Jacobian矩阵的计算量大的缺点。简单电力系统的算例分析证明了所提方法的有效性。     

应用非线性模态方法分析机电耦合次同步扭振系统的 Hopf 分岔

大型汽轮发电机组轴系与电网耦合次同步谐振（ＳＳＲ）问题在国内外工程界曾引起极大关注。ＳＳＲ现象是在某种参数条件下系统产生Ｈｏｐｆ分岔的结果。本文在非线性模态理论基础上，通过建立非线性模态与Ｈｏｐｆ分岔的联系，提出一种新的Ｈｏｐｆ分岔的分析方法，并将其推广应用于一个简化的ＳＳＲ模型的Ｈｏｐｆ分岔的分析     

带恒功率负载的光伏-储能混合发电系统非线性行为分析

由于光伏-储能混合发电系统存在多种工作模式以及负载变换器的恒功率特性,系统在多个模式下出现不稳定性运行行为。首先识别系统中的霍普分岔和灾难性分岔的不稳定现象;然后通过建立系统开关平均模型,结合大信号分析,解析性地给出了系统非线性分岔行为的物理机理;最后通过计算和电路仿真,给出了保证实际系统能够稳定运行的参数变化范围。实验结果验证了分岔分析和稳定区域的正确性。     

Hopf分岔的劳斯判据及其在电力系统中的应用

采用Hopf分岔理论研究电力系统的稳定运行问题,能够比较全面地考虑非线性系统的非线性状态,深入揭示系统失稳的机理.然而以往方法在计算Hopf分岔点时,每改变一次参数都要计算一次系统Jacobian矩阵的特征值并判断特征根实部是否为零,导致计算量较大.通过引入Hopf分岔的劳斯判据,可直接求得非线性系统的Hopf分岔点以及系统振荡的频率,克服了以往方法因计算系统Jacobian矩阵的计算量大的缺点.简单电力系统的算例分析证明了所提方法的有效性.     

电力系统分岔与混沌研究述评

介绍电力系统分岔与混沌的研究现状和方向，讨论功角稳定性，电压稳定性与分岔之间的关系，并回顾各种方法在电力系统分岔中的应用。进一步的研究方向包括在负荷实际的动态特性下深入研究分岔特性与电压崩溃机理，定义电压稳定裕度和距离电压崩溃的裕度；根据多机摇摆曲线的混沌程度来估计后期稳定性。建议将混沌的概念从传统的有界范畴拓广到系统在趋于无界（失稳）的模式方面的貌似随机性，即无界混沌。     

开关电感Boost变换器的失效机理及基于参数扰动的混沌控制方案研究

开关电感Boost变换器是新能源系统中应用较为广泛的一种高增益DC-DC变换器。由于变换器本身的特性,当电路参数的变化超出一定范围时,会发生分岔、混沌等非线性现象,造成变换器失效,此时变换器无法正常稳定运行并且工作性能下降,因此有必要控制变换器从混沌态重回稳定态。基于参数扰动混沌控制法的基本原理,设计了适用于峰值电流控制型开关电感Boost变换器的混沌控制方案。该方案可使工作于混沌状态的变换器能迅速返回周期-1态稳定工作,其输出电压增益得以提高、输出纹波显著降低,并且在输入和负载有较大扰动时变换器系统均能稳定工作。利用非线性理论对变换器失效机理进行分析和混沌控制,对于DC-DC变换器参数设计、稳定性分析和性能提升具有一定的实际应用价值。     

永磁电机混沌现象分析及最小能量控制策略

研究了永磁同步电机的稳定条件和发生混沌的机理,并根据分析找出了从电机本体方面避免产生混沌的策略。首先采用将电机模型系统分解成若干线性子系统,其相互连接却又是非线性的方法来对系统进行了分析,讨论了系统稳定的条件。其次指出了用最小能量法控制混沌和混沌反控制策略。最后给出了参数变化时电机所经历的不同阶段以及发生混沌和稳定时电机参数的边界曲线。     

Josephson结电路系统的混沌控制

本文在考虑隧道效应的前提下,分析了含Josephson结电路系统的复杂非线性动力学,建立了系统的非线性动力学方程。根据系统的相图、分叉图及Lyapunov指数图分析了系统由周期运动进入混沌运动的过程。利用外加耦合控制器和利用非线性状态反馈反馈法两种方法实NT系统混沌运动的周期控制,得到了受控系统的周期运动相图及混沌控制控制参数变化时的分叉图。并讨论了这两种控制方法的特点。     

行波超声波电动机混沌建模与分析

作为一个复杂的非线性动力学系统,在一定的参数范围和外部输入条件下,行波超声波电动机系统存在复杂的混沌运动,但至今未见相关研究。在建立行波超声波电动机非线性混沌分析模型基础上,分析行波超声波电动机转速控制系统的Lyapunov指数谱、分岔图及电压相对于转速的轨迹图等非线性运行特性,为超声波电动机的混沌控制及反控制研究奠定了基础。     

混沌理论在故障定位中的应用

混沌是确定性非线性系统中出现的一种貌似无规则的、类似随机的现象。而电力系统是强非线性系统,合理设置系统参数,混沌必定存在于电力系统中。在研究经典混沌系统的基础上,仿真研究电力系统故障后的混沌现象,并寻找故障后电力系统的混沌特征,据此来进行故障定位。仿真结果表明,方法是行之有效的。     

H桥直流斩波变换器边界碰撞分岔和混沌研究

H桥变换器是一类被广泛应用于电力电子领域的重要拓扑,存在复杂的非线性现象,探索其非线性行为的产生机理具有重要的理论和实际意义。研究电流峰值控制型H桥直流斩波器的分岔和混沌现象,建立电流峰值控制H桥直流斩波器的离散映射模型,分析平衡点的稳定性,给出了系统稳定运行参数域。分析边界碰撞分岔和混沌演化过程及其产生机理,推导出碰撞边界线的解析表达式,指出发生边界碰撞的根本原因在于开关变换器占空比的有界性。数值仿真和实验验证了理论分析的正确性。     

线性连续系统混沌跟踪控制的T-S模型方法

针对连续时间稳定线性系统的混沌跟踪控制问题,采用T-S模糊模型表示的非线性混沌系统为参考模型,通过引入跟踪控制器,实现了连续时间稳定线性系统渐近跟踪某混沌系统,使整个系统具有期望的混沌行为.控制器的设计不需要精确对消条件,提高了控制器设计的灵活性,使之更易于实际应用.仿真研究表明,通过优化控制器参数减少了跟踪误差,提高了控制精确度.     

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。     

Boost变换器中的斜坡补偿法扩展及其性能评估

DC/DC开关变换器是一类强非线性控制系统,其中的混沌现象及混沌控制的研究是近年来电力电子领域中的一个研究热点.本文针对峰值电流模式控制Boost变换器的动力学模型,详细分析了斜坡补偿法控制混沌的原理,并将其扩展为多个周期信号的补偿方法,同时提出了混沌控制的综合评价标准,以对各种补偿信号的控制结果进行综合评估.评估结果表明:三角波补偿是一种较好的混沌控制手段,且理论分析可以给出有效控制的最优相移和幅度的预计,从而为变换器的稳定设计提供了理论指导,另外相关研究也给出了一般非线性系统中混沌控制的评估方案和思路.