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随着新能源技术的发展,逆变器系统越来越广泛地应用于诸多领域,而其中存在大量的开关器件以及反馈控制,使其成为一种典型的强非线性系统。非线性系统在特定参数或外界干扰下可能出现如倍周期分岔、混沌和次谐波振荡等丰富的非线性现象,对逆变器系统的稳定性和安全性造成严重影响。因此,有必要对逆变器系统中出现的非线性动力学行为进行研究,为使系统工作于稳定状态提供一定的指导。论文的研究主要包括以下几点:
(1)对采用比例调节的单相H桥逆变器的非线性动力学行为进行研究,运用折叠图、频闪图、时序图等分析了不同比例系数下逆变器的非线性现象;运用李雅普诺夫指数和特征乘子的计算方法得出了内部参数以及外部参数影响下,该逆变器系统的稳定运行参数域;然后运用TDFC混沌控制法对比例调节下的H桥逆变器进行混沌控制,发现TDFC混沌控制法能够有效地扩大比例调节下H桥逆变器的稳定运行参数域,研究结果为实际工程提供指导。
(2)为改善滑模控制中的抖振现象,将改进幂次趋近律引入滑模控制H桥逆变器中,分析该逆变器系统的工作过程,运用频闪映射理论建立该逆变器系统的离散数学模型。利用折叠图和分岔图,研究不同控制参数下该逆变器系统出现的非线性行为,并且利用快变稳定性定理进行验证。将传统幂次趋近率的滑模控制H桥逆变器的分岔图结果与改进后幂次趋近率的滑模控制H桥逆变器的分岔图结果进行对比,发现改进后模型的稳定性明显优于传统模型的稳定性,研究结果为逆变器的优化提供重要参考和指导。
(3)对带LC滤波器的单相H桥光伏逆变器的工作过程进行分析,建立逆变器系统的离散模型,为了降低分析的复杂程度,对逆变器模型其进行简化。采用频闪图、分岔图以及时域波形图等对逆变器系统进行非线性分析,研究了控制参数k以及电感L变化时逆变器系统的稳定运行参数域。将简化模型与传统模型进行对比后发现,简化模型能够在保证精度的前提下极大程度地提高计算机运行速度,为实际工程提供指导。
(4)以准PR调节下LC滤波的单相H桥逆变器为研究对象,运用频闪映射法建立系统的离散模型,并对其进行简化。首先分析了系统在不同内部控制参数下所表现的非线性动力学行为,得到该逆变器的稳定运行参数域。然后运用分岔图研究了直流输入电压E、负载电阻R、负载电感L以及电容C等其他外部参数的变化对逆变器系统运行状态的影响,为实际工程的设计以及参数的选择提供了指导意见。
研究表明,单相H桥逆变器中存在丰富的非线性动力学行为,该研究为单相H桥逆变器的设计提供理论指导,具有一定的理论意义和实际的工程价值。
(1)对采用比例调节的单相H桥逆变器的非线性动力学行为进行研究,运用折叠图、频闪图、时序图等分析了不同比例系数下逆变器的非线性现象;运用李雅普诺夫指数和特征乘子的计算方法得出了内部参数以及外部参数影响下,该逆变器系统的稳定运行参数域;然后运用TDFC混沌控制法对比例调节下的H桥逆变器进行混沌控制,发现TDFC混沌控制法能够有效地扩大比例调节下H桥逆变器的稳定运行参数域,研究结果为实际工程提供指导。
(2)为改善滑模控制中的抖振现象,将改进幂次趋近律引入滑模控制H桥逆变器中,分析该逆变器系统的工作过程,运用频闪映射理论建立该逆变器系统的离散数学模型。利用折叠图和分岔图,研究不同控制参数下该逆变器系统出现的非线性行为,并且利用快变稳定性定理进行验证。将传统幂次趋近率的滑模控制H桥逆变器的分岔图结果与改进后幂次趋近率的滑模控制H桥逆变器的分岔图结果进行对比,发现改进后模型的稳定性明显优于传统模型的稳定性,研究结果为逆变器的优化提供重要参考和指导。
(3)对带LC滤波器的单相H桥光伏逆变器的工作过程进行分析,建立逆变器系统的离散模型,为了降低分析的复杂程度,对逆变器模型其进行简化。采用频闪图、分岔图以及时域波形图等对逆变器系统进行非线性分析,研究了控制参数k以及电感L变化时逆变器系统的稳定运行参数域。将简化模型与传统模型进行对比后发现,简化模型能够在保证精度的前提下极大程度地提高计算机运行速度,为实际工程提供指导。
(4)以准PR调节下LC滤波的单相H桥逆变器为研究对象,运用频闪映射法建立系统的离散模型,并对其进行简化。首先分析了系统在不同内部控制参数下所表现的非线性动力学行为,得到该逆变器的稳定运行参数域。然后运用分岔图研究了直流输入电压E、负载电阻R、负载电感L以及电容C等其他外部参数的变化对逆变器系统运行状态的影响,为实际工程的设计以及参数的选择提供了指导意见。
研究表明,单相H桥逆变器中存在丰富的非线性动力学行为,该研究为单相H桥逆变器的设计提供理论指导,具有一定的理论意义和实际的工程价值。