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     

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     

基于自适应斜坡补偿的双环电流模DC/DC混沌控制

提出了一种自适应斜坡补偿方法,将该方法引入到双环电流模buckDC/DC的混沌控制中,并给出实现该方法的电路结构.建立了双环电流模DC/DC系统稳定性分析的离散模型,理论分析了自适应斜坡补偿在双环控制下系统的稳定性条件,推导出了自适应因子k与系统工作的最大占空比的关系式.仿真结果表明该方法可有效控制系统的分岔和混沌现象,提高系统的工作范围和动态响应速度.     

开关变换器斜坡补偿动力学机理研究

在反馈控制电路中引入适当的斜坡补偿电流,既可以有效拓宽电流控制开关DC-DC变换器稳定工作范围,实现混沌镇定控制,又可以使其工作模式从断续导电模式转移至连续导电模式,实现工作模式转移.以电流控制Buck-Boost变换器为例,通过建立含斜坡补偿的具有两个电感电流边界的二维离散时间模型和相应的Jacobi矩阵,深入研究了开关DC-DC变换器斜坡补偿的动力学机理.通过分析稳定性失稳和边界碰撞分岔的条件,讨论了斜坡补偿对开关DC-DC变换器稳定周期振荡和工作模式转移的影响,分别给出了相应的稳定性分界线和模式转移分界线.制作了实验电路,由实验结果说明了斜坡补偿对开关DC-DC变换器混沌镇定控制和工作模式转移的物理意义,并验证了理论分析的正确性.     

基于自适应斜坡补偿的双环电流模DC/DC混沌控制

提出了一种自适应斜坡补偿方法,将该方法引入到双环电流模buck DC/DC的混沌控制中,并给出实现该方法的电路结构.建立了双环电流模DC/DC系统稳定性分析的离散模型,理论分析了自适应斜坡补偿在双环控制下系统的稳定性条件,推导出了自适应因子k与系统工作的最大占空比的关系式.仿真结果表明该方法可有效控制系统的分岔和混沌现象,提高系统的工作范围和动态响应速度.     

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.     

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     

Boost变换器中参数斜坡共振控制能力研究

以电流型Boost电路为基础,以电感电流的参考值作为共振参数,详细研究了斜坡共振的调整过程及其控制能力,推导了稳定状态电路的特征参数.分别针对分岔和混沌电路,研究了不同共振电压幅值时参数斜坡共振的控制能力及其稳定参数,从而实现准确的电路参数设计,确保电路稳定可靠地工作. 关键词： Boost变换器 分岔 混沌控制 参数共振     

具有两个边界的Boost变换器分岔行为和斜坡补偿的镇定控制

电流控制型Boost变换器在较宽的电路参数下具有两个边界,建立了采用斜坡补偿电流的分段光滑迭代映射方程,并导出了轨道状态发生转移时的分界线方程,通过数值仿真得到了输入电压和斜坡补偿斜率变化时的逆分岔图和它们的动力学行为分布图.研究结果表明,随着输入电压逐步减小,Boost变换器从稳定的周期1态,经在边界1上发生边界碰撞分岔后进入连续传导模式（CCM）下的鲁棒混沌态,并经在边界2上发生边界碰撞分岔后进入不连续传导模式（DCM）下的强阵发性的弱混沌态.通过引入合适的斜坡补偿电流,Boost变换器的工作模式可以 关键词： Boost变换器 斜坡补偿 迭代映射方程 镇定控制     

变负荷工况下制冷系统多变量模糊控制方法研究

通过对制冷系统的非线性热力学耦合特性研究和控制方法分析,提出了基于多变量模糊控制方法的压缩机频率和电子膨胀阀开度协调控制方法,并在制冷系统变负荷工况下进行了试验.结果表明,该方法很好的适应了制冷系统变工况的控制要求,具有跟踪性能良好、控制精度高,并能显著的提高制冷系统的变负荷运行时的性能系数(COP).     

空间光学遥感器大功率控制电箱的热设计

根据空间应用电子设备的热控要求,对空间光学遥感器的控制电箱进行了热控设计。首先,总结了空间电子设备的热设计原则。针对空间光学遥感器控制电箱介绍了相应的热设计流程,对典型的大功率器件进行了温差推算,并说明了电箱的各电路板和大功率元器件的热设计方案。最后,通过热分析和热试验手段对热控电箱的热控方案进行了验证。试验结果表明：控制电箱的整机稳态工况热平衡温度小于30℃,各元器件的最高壳温在54.2℃以内。结果验证了该设计方案完全满足设计指标要求。     

禁忌学习神经元模型的电路设计及其动力学研究

对禁忌学习混沌神经元模型进行了详细的电路设计,包括单神经元、具有线性相似函数的双神经元以及具有二次相似函数的双神经元模型,并运用EWB(Electronic Workbench)电路仿真软件对所设计的电路进行了仿真,研究了电路中的Hopf分叉和混沌等非线性动力学现象,通过与数值仿真结果的比对验证了所设计电路的正确性与合理性. 关键词： 禁忌学习 神经元 电路设计 动力学     

基于混合控制LLC谐振变换器的设计与分析

根据半桥LLC谐振变换器的拓扑结构,采用了一种混合控制方式,整合了电荷控制和传统频率控制两种控制方式。与目前的电荷型控制、双频率控制等常用控制方式相比,该控制方式增加的频率补偿斜坡,使得补偿器的设计十分简单,改进的线路瞬态性能可降低输出电容器值。根据基波分析法得到半桥LLC谐振变换器等效电路,确定了直流增益与品质因数、归一化频率和谐振电感与励磁电感的比值之间的关系式,并由该关系式设计出合适的谐振器件参数。通过混合控制方式与设计的LLC谐振参数搭建了一台5 kW/±85 V半桥LLC谐振变换器进行实验验证,实验结果显示,该样机动态特性良好,能够得到稳定的输出电压和具有较高的传输效率,验证了所采用的控制方法和基波分析法设计的LLC谐振参数的可行性。     

基于FPGA的脉冲电源及其控制系统设计

针对等离子体特定领域的应用需求,研制了一种基于上位机监控且具有手动/自动控制功能的脉冲电源。详细介绍了脉冲电源主电路、检测电路、驱动电路、数字脉宽调制（DPWM）产生模块以及脉冲变压器的设计方法。该电源采用现场可编程门阵列（FPGA）作为主控芯片,产生DPWM信号及继电器控制信号,经驱动电路放大后驱动逆变全桥及继电器。设计了过温和短路保护电路,通过DS18B20温度传感器和QBC10PS5霍尔电流传感器对电源模块的工作温度和电流进行实时采样。实际应用测试表明,该电源满足设计指标要求。     

换流变分接头及直流控制器极限诱导分岔分析

本文研究了直流子系统整流站定电流逆变站定电压控制方式下逆变站换流变变比和熄弧角达到限值时交直流互联系统发生极限诱导分岔的情况.对系统遭遇硬限制时不会发生奇异诱导分岔的原因作了详细的探讨;发现系统发生极限诱导分岔时换流变变比需大于临界值并给出了不同类型极限诱导分岔临界值的计算公式.根据临界值对参数灵敏度的信息,可通过调整参数来消除分岔点以增大稳定域.分析了发电机励磁电压极限对换流变变比临界值及系统稳定域的影响.给出了发生此类极限诱导分岔的机理解释:换流变无功消耗的增加,换流站无功补偿的下降及控制方式的转换导致系统因无功缺乏失稳.