电力电子电路中快标分叉及混沌控制研究

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电力电子电路属于强非线性电路系统,由于器件的非线性和开关的切换作用,在其电路工作过程中可能会出现一些非线性现象,导致电路的许多工作性能变坏。通过对电力电子电路中的分叉及混沌控制研究,可以揭示该电路的非线性本质,提高电路的各项性能指标,为电路的稳定运行提供有力保障,为实际电路的稳定设计提供理论依据。具体工作内容包括:(1)介绍了混沌动力学的一些相关基本知识,这些基本知识为电力电子电路中的快标分叉及混沌控制研究提供了理论指导。并对本论文的结构进行了安排;(2)介绍了分叉及混沌控制的一些方法,分析比较了各自的特点。尽管目前已取得了一定的成果,但混沌控制仍是热点研究领域;(3)对开关功率变换器中的快标分叉控制进行了深入的研究。深入分析了电力电子电路在工程实践应用过程中,随着电路中某些系统参数的变化,电路将出现分叉直至进入混沌状态,使系统的性能变差。在实际工程中,希望其稳定地工作在开关频率上,避免任何分叉和混沌行为的出现。斜坡补偿是一种简单而有效的方法,它对控制对象有很好的适用性,同样适用于电力电子电路的分叉和混沌控制。本文从非线性系统的分叉控制理论出发,对峰值电流模式控制的几个典型的电路中的斜坡补偿进行了详细地分析,并得出了优化的补偿结果。精确的仿真结果充分验证了理论分析的有效和正确。该方法同样适用于其他的电力电子电路稳定性分析与设计;(4)深入研究了单个和并联SPWM逆变器中的分叉控制。分析其在工程实践应用时,当系统参数发生变化,逆变器将出现分叉直至进入混沌状态,使系统的性能变差。本文从非线性系统的分叉控制理论出发,对峰值电流模式控制的单相和并联SPWM逆变器中的斜坡补偿进行了详细地分析,并得出了优化的补偿结果。精确的仿真结果充分验证了理论分析的有效和正确。该方法同样适用于其他的电力电子电路稳定性分析与设计;(5)对电力电子电路中的比较复杂的电路,如单相SPWM逆变器、PFC Boost变换器中的混沌现象,应用了延迟反馈法进行了有效的控制,实现了混沌状态到稳定态的周期状态转化。控制的结果使系统回到了原系统的混沌中的不稳定周期轨道(UPO)。并通过大量仿真总结了不同的反馈增益k1、不同的延迟时间τ对系统性能是如何影响的?以及各电路参数对反馈增益k1的影响,为电路的稳定设计提供可靠的理论指导;
摘要第3-5页
Abstract第5-6页
第一章 绪论第10-18页
    1.1 引言第10页
    1.2 混沌理论的发展历史第10-11页
    1.3 电力电子中的混沌发展第11-12页
    1.4 混沌的概念及其特点第12-14页
    1.5 通向混沌的典型道路第14-16页
    1.6 国内外电力电子中的非线性分析研究现状第16页
    1.7 本文的结构安排第16-18页
第二章 分叉及混沌控制第18-22页
    2.1 引言第18页
    2.2 基于分叉分析的混沌控制方法第18-19页
    2.3 通过参数扰动即OGY方法控制混沌第19-20页
    2.4 通过延迟反馈方法控制混沌第20-21页
    2.5 通过线性反馈方法控制混沌第21页
    2.6 本章小结第21-22页
第三章 开关功率变换器中的快标分叉行为及其控制研究第22-44页
    3.1 引言第22-23页
    3.2 Buck变换器中的快标分叉及其控制研究第23-28页
        3.2.1 峰值电流模式控制Buck变换器第23-24页
        3.2.2 Buck变换器稳定性分析第24-26页
        3.2.3 斜坡补偿幅度的影响因数第26-27页
        3.2.4 分叉及其控制对系统性能的影响第27-28页
    3.3 多级并联Boost变换器中的快标分叉及控制研究第28-34页
        3.3.1 多级并联峰值电流模式控制Boost变换器第28-30页
        3.3.2 多级并联Boost变换器稳定性分析第30-32页
        3.3.3 斜坡补偿幅度的影响因数第32-33页
        3.3.4 分叉和分叉控制对系统性能的影响第33-34页
    3.4 多级并联PFC Boost变换器中的分叉控制研究第34-43页
        3.4.1 多级并联峰值电流模式控制PFC Boost变换器第34-36页
        3.4.2 多级并联PFC Boost变换器的稳定性分析第36-39页
        3.4.3 斜坡补偿幅度的影响因数第39-40页
        3.4.4 分叉控制的数值仿真结果第40页
        3.4.5 分叉和分叉控制对系统性能的影响第40-43页
    3.5 本章小结第43-44页
第四章 H桥拓扑结构逆变器中的分叉控制研究第44-63页
    4.1 引言第44-45页
    4.2 单相SPWM逆变器快标分叉控制研究第45-53页
        4.2.1 峰值电流模式控制H桥逆变器工作原理第45-47页
        4.2.2 峰值电流模式控制H桥逆变器的斜坡补偿分析与设计第47-49页
        4.2.3 斜坡补偿幅度的影响因数第49-50页
        4.2.4 分叉控制的数值与电路仿真结果第50-52页
        4.2.5 分叉控制对系统性能的影响第52-53页
    4.3 多级并联SPWM逆变器快标分叉控制研究第53-61页
        4.3.1 多级并联SPWM逆变器工作原理第53-55页
        4.3.2 多级并联SPWM逆变器的稳定性分析第55-58页
        4.3.3 斜坡补偿幅度的影响因数第58-59页
        4.3.4 分叉控制的数值与电路仿真结果第59-60页
        4.3.5 分叉控制对系统性能的影响第60-61页
    4.4 本章小结第61-63页
第五章 基于延迟反馈控制的电力电子电路混沌控制研究第63-88页
    5.1 引言第63-64页
    5.2 单相SPWM逆变器中的混沌控制研究第64-74页
        5.2.1 延迟反馈控制峰值电流模式H桥逆变器工作原理第64-66页
        5.2.2 延迟反馈对混沌控制的数值仿真结果第66-67页
        5.2.3 延迟反馈法中反馈增益和延迟时间的选择第67-71页
        5.2.4 延迟反馈补偿幅度k_1的影响因素第71页
        5.2.5 延迟反馈控制对系统性能的影响第71-74页
    5.3 PFC Boost变换器中混沌控制研究第74-87页
        5.3.1 延迟反馈控制峰值电流模式PFC Boost变换器工作原理第74-76页
        5.3.2 延迟反馈对混沌控制的数值仿真结果第76页
        5.3.3 延迟反馈法中反馈增益和延迟时间的选择第76-84页
        5.3.4 延迟反馈补偿幅度的影响因素第84-85页
        5.3.5 延迟反馈控制对系统性能的影响第85-87页
    5.4 本章小结第87-88页
第六章 总结与展望第88-90页
    6.1 本文主要研究工作和创新点第88-89页
    6.2 未来研究方向第89-90页
参考文献第90-99页
致谢第99-100页
攻读博士学位期间的研究成果第100-101页
博士期间参与的科研项目第101页
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