DC-DC变换器非线性混沌现象研究

DC-DC变换器混沌现象是一个必须加以重视的问题，它的研究一方面将深刻认识DC-DC变换器的本质，解释一些以往无法分析的现象，如不规则的电磁噪声、无法用常规方法控制的运动状态；另一方面将有可能利用混沌理论提出新的控制策略和控制方法，实现现有DC-DC变换器无法达到的性能。为此，本文从确定性运动、随机运动角度分析DC-DC变换器混沌现象研究的必然性，明确DC-DC变换器混沌现象的研究目的，综合分析DC-DC变换器混沌现象的基本类型，归纳出DC-DC变换器混沌现象的研究方法，对DC-DC变换器混沌研究的发展和未来应用进行展望。     

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.     

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.     

ZCS BUCK变换器CM工作模式下的分岔和混沌现象

本文对零电流开关(ZCS—Zero-current-switching)BUCK变换器电压反馈控制的分岔和混沌现象进行了研究。建立了变换器在CM(Continuous mode)工作模态下的精确离散映射模型，进行分岔稳定性和混沌运动的仿真分析。研究结果表明，软开关BUCK变换器虽然减少了开关应力，改善了开关的工作条件，但它与硬开关BUCK变换器相比，混沌运动特点更加明显，这在一定程度上降低了变换器的运行稳定性。     

电压反馈型Boost变换器的混沌现象研究

建立了电压反馈型BOOST变换器不连续运行模式下的混沌模型，分析了BOOST变换器的稳定运动条件，研究了BOOST变换器在电压反馈系统变化情况下的混沌现象。     

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。     

电流模式控制Boost变换器中的切分叉及阵发混沌现象

混沌与分叉科学蕴涵着极其丰富的非线性现象，这些非线性现象在电力电子电路中都有其产生的途径和表现形式，该文将在Boost变换器中对其中的一类重要现象(切分叉和阵发混沌)进行研究，并结合仿真手段来构造离散迭代映射，从而对切分叉和阵发混沌的产生进行了证明和解释。另外，对Boost变换器的电路所进行的数值仿真，以及随后对应的电路实验均印证了切分叉和阵发混沌的产生。     

基于多涡卷混沌吸引子的电力电子变换器混沌PWM控制研究

基于多涡卷混沌吸引子,提出了一种新型混沌PWM控制方法抑制电力电子变换器电磁干扰。该方法将多涡卷混沌吸引子与传统混沌PWM控制结合,应用于电力电子变换器的控制中,实现从电磁干扰源头上抑制传导电磁干扰。对比传统混沌PWM控制,该方法能够在降低开关频率及其倍数次谐波峰值的同时,减少开关频率及其倍数次附近次谐波的生成,具有更好的EMI抑制效果。     

Buck变换器的拓扑指数及脆弱性分析

将脆弱性分析引入到电力电子变换器结构性故障的研究,具体研究方法是基于信息化学中拓扑指数的概念,计算出Buck变换器的拓扑指数,提出Buck变换器脆弱性判定方法。通过对Buck变换器拓扑指数的计算和分析,量化不同故障对Buck变换器运行特性的影响。脆弱性的研究将为电力电子变换器安全稳定运行和故障诊断提供一个新的分析思路。     

基于不稳定周期轨道的参数扰动法在Boost变换器混沌控制中的应用

电力电子变换器是典型的非线性系统,分岔与混沌等非线性动力学现象的存在限制了变换器的工作范围,并对变换器性能产生了不良影响。因此,在对Boost变换器进行非线性动力学分析的基础上,通过采用一种基于不稳定周期轨道的参数扰动法,对处于混沌态的变换器进行控制,使重新工作于周期-1态。MATLAB数值仿真结果证明控制方案的有效性,在不改变主电路参数的前提下,可以扩大DC-DC变换器的稳定工作空间,提高变换器的增益,降低输出电压和输入电流的纹波,使变换器的性能得以提升。     

DC-DC开关变换器的动力学模型及其分析方法研究

DC-DC变换器是开关电源的核心部分,有着极其丰富的动力学行为。要揭示和研究变换器的各种线性、非线性动力学行为,关键问题是采用适当的方法对其建立相应的动力学模型。本文针对两种常见的开关变换器系统（电压模式控制和电流模式控制变换器）,分别讨论了其中的建模方法,包括精确仿真模型和离散映射构造方法,同时提供了相关分析和实验结果.研究方法和过程同样适合其它电压模式控制或电流模式控制的变换器系统。     

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。     

控制电容参数对DCVM Cuk PFC稳定性的影响

对控制电容参数的改变导致不连续电容电压模式Cuk功率因数校正变换器存在的慢尺度分岔现象进行了研究。基于谐波平衡法和Floquet理论对系统进行分析,研究结果表明:减小控制电容,系统由稳定发生倍周期分岔继而进入混沌,在分岔过程中系统模态没有改变,这与主电路电容引起混沌时电路存在多种模态无规律切换显著不同。并给出了输入电压和负载分别变化时,控制电容的临界稳定值。最后,通过电路实验验证了理论分析的正确性。     

New methods to control EMI noises generated in motor drive systems

This paper describes methods that control electromagnetic interference noises generated in power converters (pulsewidth-modulation converter and inverter) by using power printed circuit techniques. Two kinds of differential and common-mode noises are generated in motor drive systems. A method is proposed that controls the differential mode noises by symmetrically forming the structure of the positive (P)- and negative (N)-power transmission lines of the power converter using a four-layer printed power circuit technique. Simulations done using the method show that differential mode currents appearing between the terminals of the power converters and the smoothing capacitors can be almost completely eliminated and the common-mode currents are shunted into the artificial ground plane. Another method is also proposed that controls the shunted common-mode currents so as to prevent series resonance phenomena by inserting a damping impedance between the frame of the machine and the ground. Experiments verify that the common-mode currents generated in the motor drive systems can be effectively reduced by the two proposed methods.     

Investigation of resonance phenomena in high speed railway supply systems: Theoretical and experimental analysis

The new Italian high-speed railway lines are characterized by a 2 × 25 kV-50 Hz electrification system that includes different harmonics sources. One of these can be identified in converters included in Uninterruptible Power Supply (UPS) for the supplying of some essential ancillary services located in Fixed Peripheral Points (FPP) and connected to the traction line by means of MV/LV transformers. They bring harmonics in power systems, that can be amplified by resonance phenomena. Other harmonics sources can be identified in drives and auxiliary converters installed onboard the trains. A measurement survey has been performed on one of the new Italian high speed railway lines, pointing out the presence of possible harmonic resonance phenomena. An EMTP-ATP power systems detailed model, already applied for preliminary studies in planning stage, has been used for verifying the existence of pre-defined operational power system assets that involve in harmonics amplification due to resonance phenomena.     

基于虚拟同步发电机控制的并网变流器同步频率谐振机理研究

虚拟同步发电机控制策略是解决高渗透率新能源并网问题的有效方案之一。然而,不同于传统同步发电机,变流器模拟的虚拟同步发电机因其快速灵活的调节能力可能引发同步频率谐振现象。通过建立精确的虚拟同步发电机动态模型,分析得到同步频率谐振现象是由电磁磁链的动态过程引入;基于此谐振在控制参数设计不合理时会带来稳定性问题,提出2种阻尼控制的策略来抑制同步频率谐振现象。最后,通过搭建8 k W实验平台,验证了虚拟同步发电机中的同步频率谐振现象及所提阻尼控制策略的有效性。     

新能源与电能变换：系统集成、技术融合及应用展望

本文讨论了对于新能源供电系统与电能变换装置应用具有重要作用的问题，着重探讨电力电子变换、系统集成和技术融合。论文首先论述了风力发电、太阳能电池和燃料电池等几种新能源的供电方式，并提出电源变换在新能源电力系统中的核心作用是值得注意的共性问题和关键技术。为此，电能变换装置特别是直流变换器和交流逆变器被广泛地用于新能源电力系统，以组成集成供电系统。论文进一步提出了技术融合的思想，将现代电源技术、功率变换技术、控制方法、安全保护及智能管理等结合成一种综合方法来解决目前面临的问题，并展望了新能源电力系统的在混合供电、分布式电力系统和便携式电源等方面的应用前景。     

大容量多电平变换器拓扑-现状与进展

自20世纪80年代以来,随着电力电子技术的飞速发展,大容量多电平变换器得到广泛应用并日趋高性能化.大容量一般是指功率等级在数百千瓦以上.实现大容量变换的途径有高电压、大电流,在实际应用中以高电压大容量更为典型,而其中多电平变换技术则是实现高电压大容量的关键.本文对多电平变换技术的发展进行了回顾、比较以及总结,同时,还着重介绍了近几年国内外在这一领域研究的最新成果.基于此,对大容量多电平变换技术的发展趋势进行了展望,希望对大容量多电平变换技术进一步的研究提供了一个参考.