基于周期性扩频的单相H桥逆变器非线性现象的研究

将周期性扩频技术用于变换器中来抑制其电磁干扰和噪声已经得到了论证并被广泛的应用, 但却忽略了其中的非线性现象. 在分析了周期性扩频技术和单相SPWM-H桥正弦逆变器的精确频闪映射模型的基础上, 研究了采用周期性扩频技术的单相H桥正弦逆变器的分岔和混沌现象, 建立了H桥正弦逆变器扩频后的离散模型, 通过时域图、折叠图、分岔图及李雅亚普诺夫指数谱对其非线性现象进行了分析. 研究表明, 扩频后的H桥正弦逆变器在进入非线性区域后更容易进入混沌区, 并且周期扩频的频率会对系统产生初始分岔点的位置产生影响. 关键词： H桥逆变器 周期性扩频 分岔 混沌     

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     

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.     

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     

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     

一种单相H桥光伏逆变器混沌控制方法

比例积分调节单相H桥光伏逆变器存在复杂的分岔与混沌等非线性行为,这些非线性行为会大大增加输出电流的谐波含量,降低系统运行的稳定性与供电可靠性.现有的混沌控制方法存在建模复杂、控制系数难以确定等问题.针对于此,本文提出了一种改进指数延迟反馈控制方法.该方法首先利用系统输出电流与其自身延迟的差值形成反馈信号,然后将该反馈信号通过指数环节、作差环节和比例环节得到控制信号,并将该控制信号以反馈的形式施加于被控系统,同时建立系统的离散映射模型并求取系统雅克比矩阵表达式;最后基于稳定判据推导出该控制信号的反馈控制系数的限定条件并实施对系统的控制.为了验证该方法的控制效果,进行了大量的仿真实验.结果表明,该方法能有效抑制系统中的混沌行为,大大扩展系统稳定运行域.     

基于开关电感结构的混合升压变换器非线性现象研究

将开关电感结构嵌入到传统Boost变换器中可以显著提高Boost变换器的电压传输比, 同时减少开关器件的电流应力, 降低损耗, 提高效率, 具有广阔的应用前景. 本文首次研究了基于开关电感结构的混合升压变换器的分岔和混沌现象, 导出了连续电流模式下的离散迭代映射模型, 采用分岔图分析了电路参数对系统性能的影响, 发现此变换器不仅发生了倍周期分岔、边界碰撞分岔、切分岔和阵发混沌, 还存在一种特殊的现象: 随着电容C和电感L₂的减小, 电路的运行状态并非严格经历1倍周期、2倍周期和4倍周期, 而是在4倍周期期间发生了分岔轨迹相交的情况, 在相交的一点, 变换器工作于周期3. 最后通过典型的时域波形和相轨图验证了这种特殊现象的存在. 研究结果表明, 当电路参数变化时, 基于开关电感结构的混合升压变换器比传统低维Boost变换器具有更加复杂、多样化的非线性现象. 关键词： 开关电感 混合升压变换器 离散迭代映射 混沌     

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     

基于单电子晶体管 - 金属氧化物场效应晶体管电路的离散混沌系统实现

提出了一种利用单电子晶体管与金属氧化物半导体的混合结构(SET-MOS)实现离散混沌系统的方法.研究了两个并联结构的单电子晶体管在电流源偏置下的传输特性,并建立其相应的S形分段线性函数模型.基于该模型实现了一维离散映射系统,分析了它的动力学特性,包括一维映射过程、分岔图和Lyapunov指数等.最后利用SET-MOS混合电路设计出该离散混沌系统的电子电路,验证了理论分析和实现方法的正确性.研究结果表明,该方法不仅可行,而且物理实现结构简单,利于集成. 关键词： 离散映射 Lyapunov指数 分岔 电路实现     

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     

Symmetrical dynamical characteristic of peak and valley current-mode controlled single-phase H-bridge inverter

Complex dynamical phenomenon was studied in the single phase H-bridge inverter which was controlled by either a peak current or a valley current. The state functions and the discrete iterative map equations were established to analyze the dynamical phenomenon in the single phase H-bridge inverter. The dynamical characteristics of the single phase H- bridge inverter, such as time domain waveform diagram, bifurcation diagram, and folding map, were obtained by using the numerical calculation when the circuit parameters varied in specific range. Moreover, the simulation results were obtained by using the OrCAD-PSpice software to validate the numerical calculation. Both the numerical calculation and the circuit simulation show that the symmetrical dynamical phenomenon occurs in the single phase H-bridge inverter controlled by the peak current or the valley current.     

空间单位区域双二次有理贝赛尔曲面混沌特性研究

研究空间单位区域内两个二次曲面映射构成的函数的混沌特性, 发现了一种构造混沌的方法. 当一个曲面是单位区域内标准曲面, 另一个曲面随机生成时, 此函数是混沌的概率可以大于十分之一, 说明在满足一定条件时, 混沌是极其普遍的. 通过计算Lyapunov指数以及绘制分岔图等对该类函数的混沌特性进行分析, 根据参数变化的分岔图以及混沌曲面控制点的区域分布特性等寻找混沌映射函数, 得到了大量的二维混沌吸引子图形, 并对其中三个进行了详细研究. 另外, 把灰度图像作为离散二维函数, 首次研究了图像作为迭代表达式时表现出的一些混沌特性. 研究发现, 相同的或者相近的图像易于收敛到周期点上, 这个结果可以用于图像识别等研究领域. 关键词： 混沌 迭代 图像     

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.