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     

两级式光伏并网逆变器建模与非线性动力学行为研究

本文首先建立了两级式光伏并网逆变器严格的分段光滑状态方程, 分析级联情况下光伏阵列电压对光伏并网逆变器非线性动力学行为的影响, 然后探讨拓展两级式光伏并网逆变器输入电压范围的策略, 并研究前后级电路内部参数变化引起并网逆变器输出电流的快变尺度分岔和慢变尺度分岔现象. 研究发现: 若对光伏阵列电压进行分段控制, 可以有效展宽两级式光伏并网逆变器的输入电压范围; 适当增加前级输出电容值、电感量, 可以避免系统产生混沌运动, 而后级参数的取值需避开多个不连续的混沌区域. 研究结果对提高光伏发电系统的效率与稳定性有较重要的参考价值.     

电压型逆变器的通用分岔控制策略研究

电压型逆变器中存在快慢变两种非线性动力学行为.研究了输入电压变化时产生的倍周期分岔和低频振荡不稳定现象.基于频域传递函数思想,提出一种通用的稳定控制策略,能同时抑制逆变器产生的快变和慢变不稳定行为,且不改变原系统的动静态工作性能.施加控制后,变换器的稳定工作范围得到进一步拓展.分别采用谐波平衡法和小信号平均模型对快慢标分岔控制进行了可行性论证,并计算得到系统的稳定边界区域.理论和仿真分析表明所提控制策略正确可行.     

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     

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...     

不确定时变混沌系统的一种自适应无抖振变结构控制

混沌系统的一般变结构控制方法存在高频抖振和需要事先已知系统不确定项的上界等不足，针对这些不足，以一类不确定时变混沌系统为例，提出了自适应无抖振变结构控制（ACFVSC）方法，以控制混沌系统到任意设定轨道.该方法不仅能消除滑模面附近的抖振现象，实现渐近跟踪，而且不需要“不确定项的上界已知”的先验知识.ACFVSC的渐近跟踪分析与仿真结果都表明，只要选择合适的控制器参数，就能在有限时间内达到任意的设定跟踪精度. 关键词： 不确定时变混沌系统 变结构控制 无抖振     

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.     

功率因数校正Boost变换器中快时标不稳定的形成与参数动态共振

以动态调整过程中的动态特征系数积和动态镇定能力为基础,研究连续峰值电流模式功率因数校正(PFC) Boost变换器中的快时标不稳定及其不对称混沌现象的形成机理.基于提高功率因数和降低谐波失真的要求,提出输入电流正弦化的补偿思路,应用参数共振优化补偿策略,推导优化补偿的表达式,采用最强参数共振进行全局优化.数值仿真表明这种全局优化补偿策略具有最强的动态镇定能力,保证每个频闪周期内的快速稳定,控制了快时标不稳定混沌现象,获得理想的补偿效果和单位功率因数,可提高变换器的转换效率. 关键词： Boost变换器 功率因数校正 快时标不稳定 参数共振     

混沌系统的非线性连续预测变结构控制与同步

在连续时间混沌系统的控制与同步问题统一处理的基础上,给出一种可实现两个相同或不同连续时间混沌系统的控制与同步的预测变结构控制方法.其控制器由针对对象标称非线性模型设计的连续预测控制器和针对对象不确定性设计的滑模变结构控制器组成.所提出的方案具有变结构控制鲁棒性强的优点,实现了系统对参考信号的追踪控制.数值仿真表明了本方法的有效性 关键词： 混沌同步 预测控制 滑模 变结构 鲁棒性     

Comparison of performance between bipolar and unipolar double-frequency sinusoidal pulse width modulation in a digitally controlled H-bridge inverter system

By deriving the discrete-time models of a digitally controlled H-bridge inverter system modulated by bipolar sinu- soidal pulse width modulation （BSPWM） and unipolar double-frequency sinusoidal pulse width modulation （UDFSPWM） respectively, the performances of the two modulation strategies are analyzed in detail. The circuit parameters, used in this paper, are fixed. When the systems, modulated by BSPWM and UDFSPWM, have the same switching frequency, the stabil- ity boundaries of the two systems are the same. However, when the equivalent switching frequencies of the two systems are the same, the BSPWM modulated system is more stable than the UDFSPWM modulated system. In addition, a convenient method of establishing the discrete-time model of piecewise smooth system is presented. Finally, the analytical results are confirmed by circuit simulations and experimental measurements.     

单相全桥DC-AC电压逆变电路数字控制中的振荡现象分析

考虑数字控制采样计算延迟,建立了单相全桥DC-AC电压型逆变电路在负载电压外环电感电流内环加给定电压前馈控制方法下的离散迭代模型.通过分析相应的Jacobian矩阵特征值轨迹,确定该数字控制逆变器失稳时分岔点类型为Hopf分岔.对离散迭代模型进行数学变换,得出了控制器边界的解析表达式以及系统发生分岔时振荡频率的解析表达式,从而揭示了系统发生振荡现象的内在物理机理.最后,通过Simulink仿真以及电路实验证明了理论分析的正确性和有效性. 关键词： 单相全桥 DC/AC电压逆变电路 数字控制 离散迭代模型     

数字控制单相全桥电压型逆变电路的改进离散迭代模型

针对数字控制单相全桥电压型逆变电路的非线性动力学特性分析,本文建立了一种改进离散迭代模型. 改进离散迭代模型结合了平均模型和传统离散迭代模型的优点, 能够精确分析数字控制延时以及采样保持过程对系统非线性动力学特性的影响, 可以在保证精确度的前提下显著降低离散迭代建模过程的复杂程度.本文以LC滤波器电容电压外环、电感电流内环反馈加给定电压前馈的数字控制系统为例,建立了数字控制单相全桥电压型逆变电路的改进离散迭代模型,采用新模型分析了系统的非线性动力学特性,并准确预测了系统的稳定范围以及失稳现象. 最后,利用SIMULINK仿真模型和物理实验验证了改进离散迭代模型的正确性和有效性. 关键词： 单相全桥逆变电路 离散迭代模型 数字控制 分岔     

平均电流控制型Boost功率因数校正变换器中的中频振荡现象分析

基于输入电压可用其有效值代替以及电感电流与输出电压的波动频率远低于变换器开关频率的假设,建立了用于描述平均电流控制型Boost PFC变换器动力学行为的小信号模型,研究了该变换器中的中频振荡现象问题,揭示了系统发生中频振荡现象的内在物理机理,并给出了系统发生中频振荡现象的参数边界.研究结果表明,该非线性现象不同于已发现的快尺度不稳定性现象和慢尺度不稳定性现象,其主要特征是其振荡频率介于交流输入电压线频率和开关频率之间.最后,电路实验结果证实了理论分析的正确性. 关键词： 中频振荡 平均电流控制 Boost功率因数校正变换器 小信号模型     

Further results on instability of the motion of a beam of periodically varying length

The paper is concerned with the parametric instability of the motion of a beam of periodically varying length. The instability regions are found and plotted. The study shows that the way in which the beam is driven has an essential effect on the stability of its motion.     

基于级联9电平技术的大功率超声波电源

为了提高超声波电源的输出功率,该文提出了一种基于级联9电平技术的大功率超声波电源.电源逆变部分由两个H桥单元级联组成,经过一定的控制策略实现输出电压为9电平波形,可以显著提高超声波电源的输出功率,改善输出电压的波形质量.提出一种电压差法跟踪换能器的谐振频率,只需采样3个电压,根据3个电压之间的数值差调节输出频率.通过分...     

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.