单相H桥逆变器单极性正弦脉宽调制下的分岔及混沌行为研究

本文研究了单相H桥逆变器在单极性正弦脉宽调制下的分岔和混沌行为, 建立了系统在比例控制下的一阶离散映射模型, 采用分岔图、折叠图和Lyapunov指数谱分析了比例系数k对系统性能的影响, 通过Matlab/Simulink仿真得到了不同比例系数下的时域波形图, 验证了理论分析的正确性. 最后运用分岔图研究了输入电压E、负载电阻R和电感L等外部参数变化时 变换器中存在的非线性行为. 本文将单相H桥逆变器的混沌研究从双极性正弦脉宽调制转向单极性正弦脉宽调制, 使之更具实用性, 研究结果对于正确设计和调试单相H桥逆变器具有重要的指导意义和应用价值. 关键词： 单相H桥逆变器 单极性调制 离散迭代映射 分岔和混沌     

H桥正弦逆变器的快变和慢变稳定性及混沌行为研究

正弦逆变器是一个时变非线性系统,存在快变和慢变两种尺度的稳定性.以比例控制一阶H桥正弦逆变器为例,引入了快变和慢变两种尺度,建立了H桥正弦逆变器的快变和慢变离散模型.针对快变稳定性,提出了折叠图和功率谱分析方法;针对慢变稳定性,提出周期时变非线性离散系统慢变平衡点定义和慢变稳定性定理,指出了慢变不稳定是周期时变系统混沌行为的有效判据.研究表明,所提出的方法能够很好地分析正弦逆变器出现的快变和慢变不稳定现象及混沌行为. 关键词： 周期时变离散系统 H桥正弦逆变器 快变不稳定 慢变不稳定     

双降压式全桥逆变器非线性现象的研究

双降压式全桥逆变器具有无桥臂直通、输入直流电压利用率高、效率高、续流二极管可优化选取等优点,因而在高压输出场合得到广泛的应用.本文研究了双降压式全桥逆变器的分岔和混沌现象,建立了电流闭环比例控制下的二阶离散模型,得到了不同时间段内的频闪映射模型;通过折叠图和分岔图分析了不同比例系数k对于系统稳定性的影响,并搭建了Matlab/Simulink仿真模型,得到了电流闭环比例控制时电流iL的时域波形和相图轨迹,并在频域下分析了分岔和混沌对系统频谱的影响.同时,利用分岔图的方法分析了输入电压E、滤波电感L和开关周期T等外部参数变化时系统的非线性行为.研究结果表明,正确选择双降压式全桥逆变器的电路参数对于其稳定运行具有重要意义.     

单相三电平H桥逆变器分岔现象的研究

三电平逆变器相较于传统的两电平逆变器具有输出电压谐波畸变率小、开关管电压应力小等优点,因而在大功率场合受到了越来越多的关注. 本文针对一种复合式单相三电平逆变器,对其中的分岔和混沌现象进行了深入的研究,建立了电流闭环比例控制下的一阶离散模型,得到了不同时间段内的频闪映射模型. 以比例系数k,负载电阻R,负载电感L及输入电压E为变化参数,研究了三电平逆变器的分岔现象：通过分岔图和李雅普诺夫指数谱分析了慢变尺度下比例系数、负载电感、负载电阻和输入电压对系统动态性能的影响;通过折叠图直观地观测到了快变尺度下不同比例系数、负载电感所导致的分岔过程. 最后搭建了Matlab/Simulink仿真模型,得到了电流闭环比例控制时电流i的时域波形,仿真结果与理论分析相一致. 研究表明,正确选择单相三电平逆变器的电路参数对于其稳定运行具有重要意义. 关键词： 三电平逆变器 频闪映射 分岔 混沌     

变频正弦混沌神经网络及其应用

针对暂态混沌神经网络全局寻优能力受限的问题,提出了一种基于脑电波生物机制的新型混沌神经网络模型——变频正弦混沌神经网络.该模型将变频正弦函数和Sigmoid函数组合作为非单调激励函数,本文给出了该混沌神经元的倒分岔图及Lyapunov指数的时间演化图,分析了其动力学特性.进一步将该模型应用到非线性函数优化和组合优化问题上,并分析了参数的变化规律.仿真实验证明变频正弦混沌神经网络比暂态混沌神经网络及其他相关模型具有更好的全局寻优能力.     

基于脉冲宽度调制的滑模变结构控制的一阶H桥逆变器的分岔和混沌行为研究

滑模变结构控制是一种在宽工作范围具有快速响应和高稳定性的鲁棒控制, 因而被广泛地应用于逆变器控制中. 滑模控制的逆变器本质上是一种由非线性控制方式控制的时变非线性系统, 具有复杂的动力学行为. 本文以基于脉冲宽度调制的滑模变结构控制的一阶H桥逆变器为例, 首先观察不同滑模变结构控制器参数下系统的输出波形, 发现了一种多种倍数的倍周期同时存在的新型分岔现象; 其次, 使用频闪映射方法建立系统的离散迭代模型, 并利用折叠图法分析输出波形. 通过分析可知系统不能以这种新型分岔为道路通向混沌. 此外, 在工程应用中十分关心系统稳定性, 但是由于滑模变结构控制器的非线性特性, 常规解析方法都已不再适用于对系统进行分析, 而图解法又难以满足精度要求. 因此, 本文提出了一种新的适用于滑模变结构控制的逆变器的快变尺度稳定性的判断依据, 经验证该判据可以准确地判断系统是否处于稳定运行状态, 进而为滑模变结构控制器的参数设计提供可靠依据. 关键词： H桥逆变器 滑模变结构控制 新型分岔 稳定性判据     

一类相对转动非线性动力系统的混沌运动

研究一类具有同宿轨道、异宿轨道的相对转动非线性动力系统的混沌运动. 建立具有非线性刚度、非线性阻尼和外扰激励作用的一类两质量相对转动非线性动力系统的动力学方程. 利用Melnikov方法讨论了系统的全局分岔和系统进入混沌状态的可能途径,给出了系统发生混沌的必要条件,并利用最大Lyapunov指数图,分岔图,Poincare截面图和相轨迹图进一步分析了系统的混沌行为. 关键词： 相对转动 非线性动力系统 混沌 Melnikov方法     

神经元电活动不同节律模式的几种变化过程

利用神经元Chay模型,对实验中观察到的三种放电节律模式序列进行数值模拟,并应用余维1极限环分岔分析研究了其产生机理.首先考虑的是周期性放电模式的变化过程;其次,具有不同表象的一种超临界和一种亚临界倍周期簇放电序列产生并导致混沌现象的出现,然后以不同的方式转迁到逆超临界倍周期峰放电序列;最后研究无混沌的加周期簇放电序列,得出加周期分岔仅是一种与倍周期分岔密切相关的分岔现象.     

峰值电流模式控制同步开关Z源变换器的动力学研究

Z源变换器由于Z源网络的嵌入,具有高电压传输比,降低开关器件损耗,提高系统效率等优点,在直流变换、逆变等许多领域具有广泛的应用.本文研究了基于峰值电流模式控制的同步开关Z源变换器的非线性动力学,建立了连续电流模式下同步开关Z源变换器的离散迭代映射模型;通过特征值的运动轨迹分析了参考电流对系统稳定性的影响,给出了系统稳定运行的参数域;基于分岔图和Lyapunov指数图发现了此变换器存在倍周期分岔、边界碰撞分岔、切分岔和阵发混沌,分析了边界碰撞分岔和混沌演化过程及其产生的机理;最后通过电路仿真和实验验证了理论分析的正确性.研究结果表明:随着参考电流的增加,峰值电流模式控制同步开关Z源变换器从周期1经历倍周期分岔进入周期2和周期4,然后由于边界碰撞分岔过渡到阵发混沌态,接着通过切分岔进入周期3,最后再次由于边界碰撞分岔进入混沌态.     

二维正弦离散映射的分岔和吸引子

由一个正弦映射和一个三次方映射通过非线性耦合,构成一个新的二维正弦离散映射. 基于此二维正弦离散映射得到系统的不动点以及相应的特征值,分析了系统的稳定性,研究了系统的复杂非线性动力学行为及其吸引子的演变过程. 研究结果表明：此二维正弦离散映射中存在复杂的对称性破缺分岔、Hopf分岔、倍周期分岔和周期振荡快慢效应等非线性物理现象. 进一步根据控制变量变化时系统的分岔图、Lyapunov指数图和相轨迹图分析了系统的分岔模式共存、快慢周期振荡及其吸引子的演变过程,通过数值仿真验证了理论分析的正确性. 关键词： 正弦离散映射 对称性破缺分岔 Hopf分岔 吸引子     

Dynamical analysis and experimental verification of valley current controlled buck converter

The dynamical behaviours of valley current controlled buck converter are studied by establishing its corresponding discrete iterative map model in this paper. Time-domain waveforms and phase portraits of valley current controlled buck converter are obtained by Runge--Kutta algorithm through a piecewise smooth switching model. The research results indicate that the valley current controlled buck converter exhibits rich nonlinear phenomena, and it has routes to chaos through period-doubling bifurcation and border-collision bifurcation in a wide parameter range. Interesting inverse nonlinear behaviours compared with peak current controlled buck converter are observed in the valley current controlled buck converter. Analysis and simulation results are verified by experimental results.     

单相SPWM逆变器快标分叉控制及其稳定性分析

在电力电子电路中, H桥逆变器是一类基本的非线性电路拓扑, 在工作过程中, 由于电路属于时变参数系统, 使得其中很容易产生时间域上的快标不稳定现象, 斜坡补偿是一种简单而有效的方法, 可以很好地削弱这种不稳定现象.在一般电路应用中, 斜坡补偿主要依赖于经验设计, 缺乏必要的设计准则.本文将从非线性系统的分叉控制理论出发, 对峰值电流模式控制H桥逆变器中的斜坡补偿进行详细地分析和研究, 给出了斜坡信号补偿幅度的理论要求.分析计算结果和大量的精确仿真结果是一致的, 电路在稳定工作的同时, 各项性能指标也获得了极大的改善.该分析方法同样适用于其他电力电子电路的稳定性分析.     

终端含NMOS反相器传输线系统中的时空复杂行为分析

应用行波理论,建立了一个终端含N沟道金属氧化物半导体(N-channel metal oxide semiconductor, NMOS)反相器的传输线系统的非线性离散映射模型.对该模型进行仿真发现, 反射系数的变化可能导致系统出现时空分岔和时空混沌等复杂的时空行为, 并且初始分布对系统达到稳态后的时空行为有很大影响,零初始分布对应的时空图样比较规则, 而非零的初值分布则会导致沿线电压出现复杂的时空图样,分析表明这些时空复杂行为的产生 源于系统中传输线的无穷维本质和NMOS反相器的非线性伏安特性.     

Dynamics and stabilization of peak current-mode controlled buck converter with constant current load

The discrete iterative map model of peak current-mode controlled buck converter with constant current load(CCL),containing the output voltage feedback and ramp compensation, is established in this paper. Based on this model the complex dynamics of this converter is investigated by analyzing bifurcation diagrams and the Lyapunov exponent spectrum. The effects of ramp compensation and output voltage feedback on the stability of the converter are investigated. Experimental results verify the simulation and theoretical analysis. The stability boundary and chaos boundary are obtained under the theoretical conditions of period-doubling bifurcation and border collision. It is found that there are four operation regions in the peak current-mode controlled buck converter with CCL due to period-doubling bifurcation and border-collision bifurcation. Research results indicate that ramp compensation can extend the stable operation range and transfer the operating mode, and output voltage feedback can eventually eliminate the coexisting fast-slow scale instability.     

Bifurcation analysis of the logistic map via two periodic impulsive forces

The complex dynamics of the logistic map via two periodic impulsive forces is investigated in this paper. The influences of the system parameter and the impulsive forces on the dynamics of the system are studied respectively. With the parameter varying, the system produces the phenomenon such as periodic solutions, chaotic solutions, and chaotic crisis. Furthermore, the system can evolve to chaos by a cascading of period-doubling bifurcations. The Poincare′ map of the logistic map via two periodic impulsive forces is constructed and its bifurcation is analyzed. Finally, the Floquet theory is extended to explore the bifurcation mechanism for the periodic solutions of this non-smooth map.     

周期脉冲作用下Logistic映射的复杂动力学行为及其分岔分析

研究了两种周期脉冲作用下Logistic映射的复杂动力学行为. 随着参数的变化, 该系统产生平衡解、周期解、混沌等现象, 且该系统可经级联倍周期分岔到达混沌. 通过构造Poincaré 映射, 对周期脉冲作用下Logistic映射进行了分岔分析. 最后基于Floquet理论揭示了该系统周期解的分岔机理. 关键词： Logistic映射 脉冲 周期解 分岔机理