电力电子电路中快标分叉及混沌控制研究

摘要

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、PFCBoost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。