收藏本站
《中国矿业大学》 2018年
收藏 | 手机打开
二维码
手机客户端打开本文

SPWM变流器的离散建模与分岔混沌分析

张金科  
【摘要】:随着非线性理论在电路分析中广泛应用,在电力电子领域DC-DC、DC-AC等变换器中的分岔和混沌现象相继得到研究。电力电子拓扑种类繁多且控制算法不尽相同,对应的分岔行为非常丰富。电路系统中的分岔和混沌现象通常表现为电流畸变、谐波增大,并伴随着次谐波、不规则振荡等现象。鉴于此,研究常用电力电子拓扑中的分岔和混沌行为,对于电路系统的维护和优化具有重要意义。本文以单相H桥拓扑为基本研究对象,分别针对单相五电平级联H桥逆变器、单相SPWM整流器以及单相SPWM逆变器进行了建模与分析,将分岔理论应用到电力电子拓扑中,以达到剖析分岔机理和优化电路的目的。研究电力电子拓扑中分岔与混沌现象的首要步骤是建立对应的频闪映射模型。SPWM调制在一个开关周期内通常表现出复杂的脉冲模式,现在普遍采用的建模方法已经不能满足需要。为此,本文提出一种基于遍历思想的虚拟遍历法,该方法能够有效解决多电平逆变器的频闪映射建模问题。本文以单相五电平级联H桥逆变器为例,采用虚拟遍历法得到级联H桥的离散模型,通过仿真与实验验证了该模型的正确性。为了提高电流环响应的快速性,需要增大调节器比例环节增益,但增益过大会造成系统失稳。为了解决这个矛盾,在原PR控制的基础上增加了时滞环节,有效地抑制了在提高比例增益后电流环中的分岔与混沌现象。除了调制方法的非线性问题之外,电力电子拓扑中耦合项和其它类型的非线性项也是混沌领域里建模的一个难题。本文以单相SPWM整流器为例,针对电网侧的正弦激励源,通过变量代换法将非自治的整流器模型转化为自治形式的模型,虽然这会增加模型的阶次但有利于建立其频闪映射模型。采用编程求解的方式得到整流器的频闪映射模型,仿真验证了该模型的正确性。针对容易引发整流器模型变化的负载电阻参数,利用分岔图和稳定域图研究了该参数对单相SPWM整流器稳定性能的影响。为降低开关损耗提高变频器出力,需要降低开关器件的频率,但这会对变频器的稳定性造成影响。在低开关频率下,由于功率器件的开关特性无法描述成传递函数形式,传统的以状态空间平均法为基础的传递函数模型将失效。本文以单相SPWM逆变器为例,建立其在低开关频率下的精确离散模型,并重点分析了开关频率造成系统分岔和混沌的原因。结果表明,降低开关频率会造成电流倍周期分岔,进而导致逆变器发生混沌现象。针对这种情况设计了延时反馈控制器,实验表明,调节控制器的时滞系数能有效改善由开关频率降低带来的分岔与混沌现象。
【学位授予单位】:中国矿业大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2018
【分类号】:TM46

手机知网App
【参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 张金科;伍小杰;赵明龙;王钊;;开关频率对SPWM逆变器动态行为的影响[J];电力自动化设备;2015年11期
2 伍小杰;袁庆庆;符晓;戴鹏;;基于复矢量调节器的低开关频率同步电机控制[J];中国电机工程学报;2012年03期
3 戴鹏;符晓;袁庆庆;伍小杰;;基于复矢量调节器的低开关频率PWM整流器研究[J];中国电机工程学报;2011年21期
4 谢帆;杨汝;张波;;电流反馈型Buck变换器二维分段光滑系统边界碰撞和分岔研究[J];物理学报;2010年12期
5 邹建龙;马西奎;杨宇;;功率因数校正Boost变换器中慢时标分岔的影响因素分析与分岔控制[J];中国电机工程学报;2010年03期
6 帅定新;谢运祥;王晓刚;;三相PWM整流器混合非线性控制研究[J];中国电机工程学报;2009年12期
7 王学梅;张波;丘东元;;H桥正弦逆变器的快变和慢变稳定性及混沌行为研究[J];物理学报;2009年04期
8 王学梅;张波;;H桥直流斩波变换器边界碰撞分岔和混沌研究[J];中国电机工程学报;2009年09期
9 王学梅;张波;;单相SPWM逆变器的分岔及混沌现象分析[J];电工技术学报;2009年01期
10 张笑天;马西奎;张浩;;数字控制DC-DC Buck变换器中低频振荡现象分析[J];物理学报;2008年10期
【共引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 谢玲玲;高善明;龚仁喜;黄阳;;输入电压纹波对并联buck变换器分岔和混沌的影响[J];广西大学学报(自然科学版);2015年06期
2 周成虎;黄明明;李松涛;;心脏起搏器非接触供电的混沌控制研究[J];生物医学工程学杂志;2015年06期
3 徐路;冯平;陈镜伯;唐宏;;SPWM-H桥逆变器的2种离散模型及复杂行为研究[J];后勤工程学院学报;2015年06期
4 张金科;伍小杰;赵明龙;王钊;;开关频率对SPWM逆变器动态行为的影响[J];电力自动化设备;2015年11期
5 苏琦;陆益民;黄险峰;;电压反馈型BOOST变换器闭环控制系统的分岔及混沌[J];广西大学学报(自然科学版);2015年05期
6 刘啸天;周国华;李振华;陈兴;;基于双缘调制的数字电压型控制Buck变换器离散迭代映射建模与动力学分析[J];物理学报;2015年22期
7 邵珠雷;;推挽式直流变换器的庞加莱映射图分析[J];许昌学院学报;2015年05期
8 姚凯;李强;薄煜明;胡文斌;吕建国;;采用开关周期最优利用率控制的电流断续模式升压功率因数校正变换器[J];电工技术学报;2015年17期
9 闫兴文;任春光;韩肖清;王磊;杨宇;;三相电压型PWM整流器慢时标不稳定现象分析[J];电力系统及其自动化学报;2015年07期
10 任春光;李慧蓬;秦文萍;杨宇;韩肖清;;三相PWM整流器中灾难性分岔分析[J];中国电机工程学报;2015年13期
【二级参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 李国庆;张浩;李江;王义伟;张鹏;;基于分岔理论研究励磁饱和环节对系统电压稳定的影响[J];电力自动化设备;2015年03期
2 周林;龙崦平;张密;晁阳;郑光辉;;带LCL滤波器的单相并网逆变器低频振荡现象分析[J];电力自动化设备;2014年01期
3 郑连清;鲁思男;;Boost PFC变换器快时标分岔的控制方法[J];电力自动化设备;2013年10期
4 周林;龙崦平;郭珂;李怀花;杜金其;;基于系数线性化模型的逆变器分岔与混沌现象研究[J];电力自动化设备;2013年07期
5 马小亮;;低开关频率中压传动的定子磁链轨迹跟踪控制综述[J];变频器世界;2009年12期
6 杨谈;金跃辉;程时端;;TCP-RED离散反馈系统中的边界碰撞分岔及混沌控制[J];物理学报;2009年08期
7 王晓刚;谢运祥;帅定新;黄少辉;;三相电压型脉宽调制整流器的非线性预测控制[J];中国电机工程学报;2009年21期
8 马小亮;;概述低开关频率PWM变频的问题及解决办法[J];电气传动;2009年05期
9 王学梅;张波;;H桥直流斩波变换器边界碰撞分岔和混沌研究[J];中国电机工程学报;2009年09期
10 王学梅;张波;;单相SPWM逆变器的分岔及混沌现象分析[J];电工技术学报;2009年01期
【相似文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 倪之科;;双变压器桥式逆变器电源[J];通信与广播电视;1994年04期
2 聂明;;光伏发电中组串式逆变器汇流方案的讨论[J];电气时代;2018年12期
3 冯瑞雪;张文玲;杨彦杰;贺新;;准Z源逆变器光伏并网系统的研究[J];科技风;2018年01期
4 秦海;;高海拔条件下的光伏逆变器降容研究[J];电子测试;2017年23期
5 革新;;中国四强全球光伏逆变器出货量过半[J];电力设备管理;2018年06期
6 王伯涛;王忠阳;连爱红;;光伏逆变器常见故障及排除方法[J];农村电工;2018年08期
7 崔晓飞;皮一晨;刘欣;刘邦;许中;马智远;;基于混合仿真的逆变器并网测试平台设计与实现[J];电测与仪表;2016年24期
8 苏宏升;林宏健;车玉龙;;多种Z源逆变器的性能对比与应用背景分析[J];控制工程;2017年01期
9 ;锦浪科技推出4G组串式逆变器新品[J];电源世界;2017年01期
10 刘卫亮;李春来;刘长良;王印松;林永君;马良玉;陈文颖;;光伏发电微型逆变器建模与控制方法研究[J];系统仿真学报;2017年03期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 ;光伏逆变器有何神奇之处[A];中小型风能设备与应用(2016年第2期 总第22期)[C];2016年
2 章勇高;高彦丽;蔡少华;;一种新型单相升降压微逆变器的研究与设计[A];2014年江西省电机工程学会年会论文集[C];2014年
3 马文忠;张红梅;张伟;李耀荣;王志;吴海波;;基于SVPWM的优化Z源逆变器控制方法研究[A];2011中国电工技术学会学术年会论文集[C];2011年
4 杨立强;丘东元;;一种改进型三相Z-源逆变器[A];第七届中国高校电力电子与电力传动学术年会论文集[C];2013年
5 李德华;余望;张志远;余敬东;;一种新型控制方法在单相逆变器中的应用[A];浙江省电源学会第十届学术年会暨新能源开发与电力电子研讨会论文集[C];2006年
6 杨奇;黄文新;胡育文;钱海;;应用于异步起动机的新型L-源逆变器[A];2008中国电工技术学会电力电子学会第十一届学术年会论文摘要集[C];2008年
7 张超华;汤雨;谢少军;;改进Z源逆变器设计[A];2008中国电工技术学会电力电子学会第十一届学术年会论文摘要集[C];2008年
8 朱安远;;关于在逆变器输入侧是否加装外置快熔的探讨[A];中国计量协会冶金分会2012年会暨能源计量与节能降耗经验交流会论文集[C];2012年
9 张剑;袁晓冬;;分布式光伏逆变器对配网继电保护的影响[A];第七届电能质量研讨会论文集[C];2014年
10 陈晓高;崔佩聚;;光伏逆变器接入智能电网的要求和技术探讨[A];第七届环境与发展论坛论文集[C];2011年
中国重要报纸全文数据库 前10条
1 见习记者 鲁珈瑞 通讯员 周姗姗;技术创新领跑全球逆变器市场[N];中国电力报;2018年
2 本报记者 简悦;光伏逆变器有6批次不符标准[N];中国电力报;2018年
3 记者 刘锟;首台单机十兆瓦双向储能逆变器诞生[N];解放日报;2018年
4 本报记者 赵慧芝;华能靖边光伏二期刷新纪录奥秘何在[N];中国改革报;2016年
5 中国工业报记者 杨红英;优于“领跑者” 华能靖边光伏二期项目凭啥?[N];中国工业报;2016年
6 本报记者 于海江 见习记者 白明琴;打造光伏逆变器高端机型[N];中国电力报;2016年
7 见习记者 简悦;瞄准光伏分布式市场[N];中国电力报;2017年
8 本报记者 杨鲲鹏;价格战是光伏平价上网的动力[N];中国电力报;2017年
9 本报记者 郭锦辉;一个80后创业者的“新能源梦”[N];中国经济时报;2017年
10 本报记者 王海霞;家庭光伏是未来方向[N];中国能源报;2017年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 张金科;SPWM变流器的离散建模与分岔混沌分析[D];中国矿业大学;2018年
2 单庆晓;级联型逆变器关键技术研究[D];国防科学技术大学;2003年
3 裴雪军;PWM逆变器传导电磁干扰的研究[D];华中科技大学;2004年
4 丁凯;混合多电平逆变器拓扑及其市制方法研究[D];华中科技大学;2004年
5 李海山;基于IGCT的中压大容量三电平NPC逆变器PWM技术和缓冲电路的研究[D];中国科学院研究生院(电工研究所);2005年
6 佟为明;PWM逆变器特定消谐式谐波抑制技术的研究[D];哈尔滨工业大学;1999年
7 郭倩;面向功率灵活分配的分布式逆变器系统的并联技术研究[D];浙江大学;2016年
8 谭光慧;太阳能交流模块逆变器及其控制技术的研究[D];哈尔滨工业大学;2009年
9 陈艳;光伏发电系统中Z源逆变器的控制技术研究[D];重庆大学;2012年
10 程如岐;基于Z拓扑的光伏并网逆变器研究[D];南开大学;2010年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 韩竹文;输入串联输出串联逆变器系统的并网技术研究[D];南京航空航天大学;2018年
2 普磊;云南省电信公司4G-VPDN工程建设项目管理研究[D];南京邮电大学;2017年
3 卢飞;分布式光伏逆变电源多重化并网输电仿真研究[D];河北科技大学;2019年
4 石聪聪;SiC MOSFET模块特性及其三相两电平逆变器调制策略研究[D];中国矿业大学;2018年
5 王嘉炜;三电平NPC逆变器功率器件结温计算及建模研究[D];河北工业大学;2016年
6 刘爽;基于SiC功率器件的微型光伏逆变器的研制[D];河北工业大学;2016年
7 王鹏;兆瓦级光伏电站的优化设计[D];沈阳工程学院;2018年
8 王自力;微电网多逆变器并联谐振机理分析及其集群抑制方法研究[D];湖南大学;2018年
9 王毅;无电解电容微型逆变器在光伏发电中的研究[D];南昌大学;2018年
10 王梦谦;基于五电平逆变器的异步电机矢量控制系统研究[D];东北石油大学;2018年
中国知网广告投放
 快捷付款方式  订购知网充值卡  订购热线  帮助中心
  • 400-819-9993
  • 010-62791813
  • 010-62985026