隨著非線性理論在電路分析中廣泛應(yīng)用,在電力電子領(lǐng)域DC-DC、DC-AC等變換器中的分岔和混沌現(xiàn)象相繼得到研究。電力電子拓?fù)浞N類繁多且控制算法不盡相同,對(duì)應(yīng)的分岔行為非常豐富。電路系統(tǒng)中的分岔和混沌現(xiàn)象通常表現(xiàn)為電流畸變、諧波增大,并伴隨著次諧波、不規(guī)則振蕩等現(xiàn)象。鑒于此,研究常用電力電子拓?fù)渲械姆植砗突煦缧袨?對(duì)于電路系統(tǒng)的維護(hù)和優(yōu)化具有重要意義。本文以單相H橋拓?fù)錇榛狙芯繉?duì)象,分別針對(duì)單相五電平級(jí)聯(lián)H橋逆變器、單相SPWM整流器以及單相SPWM逆變器進(jìn)行了建模與分析,將分岔理論應(yīng)用到電力電子拓?fù)渲?以達(dá)到剖析分岔機(jī)理和優(yōu)化電路的目的。研究電力電子拓?fù)渲蟹植砼c混沌現(xiàn)象的首要步驟是建立對(duì)應(yīng)的頻閃映射模型。SPWM調(diào)制在一個(gè)開關(guān)周期內(nèi)通常表現(xiàn)出復(fù)雜的脈沖模式,現(xiàn)在普遍采用的建模方法已經(jīng)不能滿足需要。為此,本文提出一種基于遍歷思想的虛擬遍歷法,該方法能夠有效解決多電平逆變器的頻閃映射建模問題。本文以單相五電平級(jí)聯(lián)H橋逆變器為例,采用虛擬遍歷法得到級(jí)聯(lián)H橋的離散模型,通過仿真與實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了該模型的正確性。為了提高電流環(huán)響應(yīng)的快速性,需要增大調(diào)節(jié)器比例環(huán)節(jié)增益,但增益過大會(huì)造成系統(tǒng)失穩(wěn)。為了解決這個(gè)矛盾,在原PR控制的基礎(chǔ)上增加了時(shí)滯環(huán)節(jié),有效地抑制了在提高比例增益后電流環(huán)中的分岔與混沌現(xiàn)象。除了調(diào)制方法的非線性問題之外,電力電子拓?fù)渲旭詈享?xiàng)和其它類型的非線性項(xiàng)也是混沌領(lǐng)域里建模的一個(gè)難題。本文以單相SPWM整流器為例,針對(duì)電網(wǎng)側(cè)的正弦激勵(lì)源,通過變量代換法將非自治的整流器模型轉(zhuǎn)化為自治形式的模型,雖然這會(huì)增加模型的階次但有利于建立其頻閃映射模型。采用編程求解的方式得到整流器的頻閃映射模型,仿真驗(yàn)證了該模型的正確性。針對(duì)容易引發(fā)整流器模型變化的負(fù)載電阻參數(shù),利用分岔圖和穩(wěn)定域圖研究了該參數(shù)對(duì)單相SPWM整流器穩(wěn)定性能的影響。為降低開關(guān)損耗提高變頻器出力,需要降低開關(guān)器件的頻率,但這會(huì)對(duì)變頻器的穩(wěn)定性造成影響。在低開關(guān)頻率下,由于功率器件的開關(guān)特性無法描述成傳遞函數(shù)形式,傳統(tǒng)的以狀態(tài)空間平均法為基礎(chǔ)的傳遞函數(shù)模型將失效。本文以單相SPWM逆變器為例,建立其在低開關(guān)頻率下的精確離散模型,并重點(diǎn)分析了開關(guān)頻率造成系統(tǒng)分岔和混沌的原因。結(jié)果表明,降低開關(guān)頻率會(huì)造成電流倍周期分岔,進(jìn)而導(dǎo)致逆變器發(fā)生混沌現(xiàn)象。針對(duì)這種情況設(shè)計(jì)了延時(shí)反饋控制器,實(shí)驗(yàn)表明,調(diào)節(jié)控制器的時(shí)滯系數(shù)能有效改善由開關(guān)頻率降低帶來的分岔與混沌現(xiàn)象。
【學(xué)位單位】：中國礦業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位年份】：2018
【中圖分類】：TM46
【部分圖文】：

博士學(xué)位論文一般方法（General Methods of S的發(fā)展，在電力電子領(lǐng)域，混沌的研究已間軌跡、功率譜、雅可比矩陣、李雅普諾現(xiàn)象并分析系統(tǒng)從分岔通向混沌的機(jī)理[1信號(hào)波形呈現(xiàn)隨機(jī)態(tài)，與穩(wěn)定狀態(tài)下的規(guī)里是遍歷的。因此，根據(jù)混沌的這一特性沌。圖 1-1 給出了洛倫茲吸引子在相空間

圖 1-2 李雅普諾夫指數(shù)譜示意圖e 1-2 Schematic diagram of Liapunov exponent sp分岔圖和二維分岔圖，它們都是時(shí)域信號(hào)域波形不同，它的橫坐標(biāo)是指定的變化樣重合在一點(diǎn)時(shí)，代表系統(tǒng)處于穩(wěn)定的時(shí)，表示系統(tǒng)開始分岔處于周期二狀態(tài)。示系統(tǒng)發(fā)生混沌現(xiàn)象。圖 1-3 給出了 Log數(shù) a 的增大系統(tǒng)呈現(xiàn)出倍周期分岔行為。

圖 1-2 李雅普諾夫指數(shù)譜示意圖e 1-2 Schematic diagram of Liapunov exponent sp分岔圖和二維分岔圖，它們都是時(shí)域信號(hào)域波形不同，它的橫坐標(biāo)是指定的變化樣重合在一點(diǎn)時(shí)，代表系統(tǒng)處于穩(wěn)定的時(shí)，表示系統(tǒng)開始分岔處于周期二狀態(tài)。示系統(tǒng)發(fā)生混沌現(xiàn)象。圖 1-3 給出了 Log數(shù) a 的增大系統(tǒng)呈現(xiàn)出倍周期分岔行為。
【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2886041