滞环电流模式控制uk变换器的非线性现象研究

根据滑模变结构系统的原理,对滞环电流模式控制?uk 变换器的运行状态进行了研究。推导出在切换面上的等效控制,并导出了切换面上滑模运动的状态方程,以此状态方程为基础,可由特征值法来判断平衡点的稳定性。由特征值的数值计算结果证明,当参考电流增加时平衡点的失稳过程是超临界霍普分叉过程,各电路参数对参考电流的分叉点有重要影响。此外,数值仿真和电路实验均表明,滞环电流模式控制 ?uk 变换器的动态行为十分复杂,除周期态和极限环外,还可能产生准周期和混沌状态。这研究方法还可以推广到其它滑模控制非线性系统的研究中去。     

滞环电流模式控制(C)uk变换器的非线性现象研究

根据滑模变结构系统的原理，对滞环电流模式控制Cuk变换器的运行状态进行了研究。推导出在切换面上的等效控制，并导出了切换面上滑模运动的状态方程，以此状态方程为基础，可由特征值法来判断平衡点的稳定性。由特征值的数值计算结果证明，当参考电流增加时平衡点的失稳过程是超临界霍普分又过程，各电路参数对参考电流的分叉点有重要影响。此外，数值仿真和电路实验均表明，滞环电流模式控制Cuk变换器的动态行为十分复杂，除周期态和极限环外，还可能产生准周期和混沌状态。这种对分叉与混沌的研究方法还可以推广到其它滑模控制非线性系统的研究中去。     

高阶开关功率变换器中的间歇现象

以四阶电流模式控制单端初级电感变换器(single ended primary inductor converter,SEPIC)为例,研究高阶开关功率变换器中的间歇混沌和间歇分谐波现象。从电路耦合滤波的角度考虑,建立具有耦合干扰信号的SEPIC变换器模型,通过数值仿真和电路仿真观察到了间歇现象,分析不同电路参数对干扰信号强度阈值的影响。并将时间分岔映射为参数分岔,继而以此为基础运用特征值分析方法对变换器的稳定性进行了分析。参数分岔图、特征值轨迹与时间分岔图完全一致,均表明干扰信号的强度和频率决定着间歇现象的类型和间歇周期的大小。     

断续导通模式下Buck变换器的混沌分析及其滑模控制

为了分析工作在断续导通模式下的Buck变换器因负载变化而产生的分岔现象,首先建立了闭环脉宽调制Buck变换器的离散迭代映射,基于此映射绘制了输出电压随负载变化的分岔图,然后利用MATLAB仿真绘制了输出电压、电感电流波形及相应的相图,与分岔图相互印证并直观地反映了系统以倍周期分岔至混沌的过程。为了保证变换器工作的稳定性,根据滑模控制的基本思想,采用了自适应滞环调制策略,使系统稳定工作在单周期态。仿真结果表明,用滑模变结构法可以有效地避免因负载变化所产生的混沌态,使控制过程具有良好的动态响应特性及鲁棒性,且算法简单,易于实现。     

Boost PFC变换器快时标分岔的控制方法

基于对峰值电流型Boost功率因数校正（PFC）变换器的离散建模,得到变换器电感电流的频闪映射图,并利用相轨迹更好地揭示了输入电压和电感电流稳定性的关系。为了避免分岔,使变换器稳定工作在单周期态,分别采用参数微扰法和双积分滑模法进行分岔控制。仿真结果表明,与参数微扰法相比,双积分滑模法不需要施加外部扰动,具有更好的鲁棒性,能有效地避免因输入电压变化所产生的分岔现象,还弥补了参数微扰法在快时标分岔控制效果中的不足,并获得更高的功率因数值。     

并网VSC的大扰动失稳模式

目前并网电压源变换器(VSC)的大扰动稳定研究主要集中于锁相环(PLL)同步稳定问题,缺乏对大扰动失稳模式系统性的研究。基于VSC接入无穷大系统的详细模型,提出了VSC控制环节失稳的定义和判据。发现外环控制、PLL均存在大扰动稳定问题,并存在单调失稳、振荡失稳2种失稳形态。考虑脉宽调制(PWM)饱和后,电流环也可能发生失稳。不同失稳模式下系统稳定边界主要由不稳定极限环、不稳定平衡点的稳定流形以及代表饱和非线性的边界三部分组成。不稳定极限环主要由系统中存在的Hopf分岔产生。若系统工作点靠近Hopf分岔,则稳定边界由不稳定极限环组成,此时系统失稳表现为发散振荡。若工作点远离Hopf分岔,则稳定边界由不稳定平衡点的稳定流形组成,系统表现为单调失稳。通过MATLAB时域仿真对理论分析进行了验证。     

电流型单端初级电感变换器中分岔行为与稳定性

导出了连续运行模式下电流型单端初级电感变换器(SEPIC)的频闪映射方程.采用数值方法研究了系统中的分岔和混沌现象,并对不稳定区域中的非线性行为(如倍周期分岔、边界碰撞分岔和吸引子共存)进行了分析.数值结果表明,较之低维DC-DC变换器,SEPIC变换器作为一类高维的DC-DC变换器,电路参数的变化使得系统出现了更为复杂、多样化的非线性现象.根据系统Jacobian矩阵特征乘子的变化趋势,确定了系统首次失稳时分岔点的位置和类型,讨论了电路参数的变化对系统稳定性的影响.     

电压型SEPIC变换器中的分岔行为与低频振荡现象分析

导出了电压型SEPIC变换器的频闪映射方程,采用数值模拟、非线性动力学理论分析和电路实验的方法研究了系统中的低频不稳定现象,并对不稳定区域中的非线性行为(如准周期分岔、锁相极限环)进行了分析,揭示了低频振荡的特征、振荡周期的变化规律及低频振荡产生的物理机理.结果表明,随着控制器参数的增大,变换器由原来单一的CCM工作模态转化为在CCM和DCM之间间歇性切换的工作模态,是导致系统周期1不动点失稳和系统产生低频振荡的主要原因;低频振荡的出现反映出系统发生了亚临界Hopf分岔;低频振荡周期等于锁相周期态的周期数与锯齿波调制周期的乘积,符合Farey原理.     

基于VISSIM的BUCK变换器滑模控制

根据DC/DC变换器的基本原理,基于VISSIM建立了BUCK变换器的仿真模型,采用双滑模面控制方法,内环滑模面用于电流控制环,外环滑模面用于电压控制环,并将仿真结果与PI控制方式相比较.仿真结果表明了滑模控制的优越性,为研究BUCK变换器的滑模控制提供了新方法,也为进一步研究其它DC/DC变换器的滑模控制提供了新思路.     

功率因数校正Boost变换器中快时标分岔的实验研究

由于开关的动作,功率因数校正(power-factor-correc- tion,PFC) Boost变换器本质上是分段光滑的非线性系统,从而导致快时标分岔的产生。通过实验,该文首次发现了一类在输入电压最大值附近发生的快时标分岔;详细讨论了快时标分岔对PFC变换器性能的影响;由于电流环输出的特点决定了变换器是否会出现快时标分岔以及分岔区域的大小,该文分析了影响电流环输出的主要因素,包括电流环参数、电感值和输入电压有效值。研究结果将有助于深入地理解PFC变换器的快时标分岔,也为PFC变换器的设计提供了有益的参考。     

电压稳定和同步稳定的关联性研究

基于小干扰分析方法,采用经典静态负荷模型,对电压稳定和同步稳定的关联性进行了研究.研究结果表明:不管采用哪种静态负荷模型,系统都具有相同的P-V曲线形状.在恒功率负荷模型下,极限传输功率点为三个鞍结分叉点的一个,系统的平衡点数目因为鞍结分叉的发生而变化复杂;而在恒电流和恒阻抗负荷模型下,极限传输功率点不再是鞍结分叉点.     

电压源变换器接入电网的小扰动稳定机理分析

研究了基于矢量控制的电压源变换器(VSC)接入电网的小扰动稳定问题。基于VSC接入无穷大系统的详细模型,针对不同控制模式,分别对平衡点的存在性、稳定性进行了分析,系统地总结了VSC小扰动失稳的不同机理。系统中发生鞍结点分岔会导致平衡点消失而失稳,且存在以下几种机理：输出电流过大会导致锁相环(PLL)失去平衡点,对应PLL失去同步,单独的PLL失去同步可能发生在切除外环控制、采用内环定电流控制的情况下;输出有功过大会导致功率外环失去平衡点,当无功外环采用定无功功率、定交流电压控制时,分别对应电网的静态电压、功角失稳,而且失稳后电流增大一般也会引发PLL失去同步。在平衡点存在的情况下,系统振荡模式中包含低频振荡模式和次同步振荡模式,系统也可能发生Hopf分岔而出现振荡失稳。低频振荡模式主要由外环控制主导,次同步振荡模式则由PLL、电流环和线路动态主导。平衡点的存在性不受VSC控制参数的影响,只受网络参数、VSC工况的影响,而平衡点的稳定性和VSC控制参数有关。     

次同步谐振中的分歧分析

应用Lyapunov-Schmidt方法对高维非线性向量场进行了约化,采用Hopf分歧理论分析了次同步谐振中出现的分歧现象.利用数值微分法求出了曲率系数对分歧参数的灵敏度,从而可预见分歧轨道稳定性态的变化.研究表明:不同的串联补偿度、不同的参数可能导致不同类型的分歧.在某一串联补偿度上,出现的次同步谐振可能被轨道稳定的极限环所取代.随着串联补偿度的升高,次同步谐振可能出现于虚轴左侧邻域.换句话说,在另一较高的串联补偿度上,轨道不稳定的极限环将从原来渐近稳定平衡点上分岔出来,系统的稳定性态将被改变.     

电压反馈型Boost变换器DCM的精确离散映射及其分岔和混沌现象

建立了电压反馈型Boost变换器不连续运行模式 (DCM )下的精确离散映射 ,在此基础上分析了电压反馈系数K与Boost变换器分岔稳定性关系 ,精确地界定了K的稳定工作范围 ,进而仿真和实验研究了Boost变换器的分岔和混沌运动 ,为一般DC/DC变换器分岔、混沌现象的建模和分析提供了一种可供借鉴的方法     

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.     

Limit‐cycle stable control of current‐mode dc‐dc converter with zero‐perturbation dynamical compensation

Regarding the non‐limit‐cycle instabilities, which commonly exist in the feedback‐controlled switching power converters, a new zero‐perturbation dynamical compensation method is proposed based on a simplified self‐stable dynamical compensation condition in this paper. With a current‐mode Buck converter as the subject of investigation, the corresponding self‐stable perturbation control equation is given. At the same time, the system stability boundary is obtained based on the investigation of the system eigenvalues, and hence, the working range of control parameters is determined. Finally, the presented simulation and experiment results reveal that the new zero‐perturbation dynamical compensation controller is easily realized with an analog circuit and it will not sacrifice the working range of the original reference current compared with the traditional slope compensation. Copyright © 2013 John Wiley & Sons, Ltd.     

超高频Z源DC/DC变换器的呼吸现象分析

Z源变换器因在超高频条件下具有体积小、效率高等特点而备受关注,但该变换器在光伏并网等实际工作过程中更易产生一种规则的噪声,即耦合电路引起的传导和电磁辐射的干扰使得变换器产生呼吸现象,严重影响电网系统稳定。故建立了具有耦合干扰信号的超高频Z源变换器模型,通过电路仿真及实验观察到了间歇现象,从理论上将时间分岔映射为参数分岔,利用雅克比矩阵特征值运动变化判定系统的稳定性,从而验证了超高频Z源变换器呼吸现象的存在。最后根据对该变换器的分岔控制行为进行分析,确定该系统处于干扰信号下的电路参数稳定域。结论能够为超高频Z源变换器的稳定运行提供参考,对实际电路的设计提供理论依据。     

交直流互联系统电压稳定性研究

利用分岔理论对交直流互联电力系统电压稳定性进行分析。首先对交直流系统进行数学建模,给出系统、发电机、励磁系统和直流系统数学模型表达式,利用连续潮流方法对系统平衡解流形进行追踪并求取分岔点．通过考虑直流电流参考值、励磁系统参考电压等系统参数对电压稳定性的影响,并利用实际WSCC9节点系统进行验证分析。最后通过时域仿真的方法还初步探讨了直流输电线路对整流侧和逆变侧电压的影响。