滑模控制单相H桥逆变器快时标分岔现象分析.docVIP

  滑模控制单相 H 桥逆变器快时标分岔现象 分析# 杨爽，刘洪臣** 5 10 （哈尔滨工业大学电气工程及自动化学院，哈尔滨 150001） 摘要：本文对滑模控制的单相 H 桥逆变器在单极性调制下的工作原理进行了简要分析，建 立了基于幂次趋近控制率下系统的离散迭代映射模型，采用折叠图和分岔图对不同控制器参 数下系统的快时标分岔现象进行了深入研究，发现在某些参数条件下，系统会在一个时钟周 期内呈现多种倍数的倍周期同时存在的特殊分岔现象；最后，通过 Matlab/Simulink 仿真得 到了不同控制器参数下负载电流的时域波形图，验证了理论分析的正确性。研究结果对于优 化控制器参数起到良好的指导作用。 关键词：电气工程；H 桥逆变器；滑模控制；离散迭代映射；快时标分岔 中图分类号：TM46;TM132 15 Fast-scale bifurcation in sliding mode controlled single-phase H-bridge inverter YANG Shuang, LIU Hongchen (School of Electrical Engineering and Automation, Harbin 150001) 20 25 30 35 40 Abstract: In this paper, the working principle of sliding mode controlled single-phase H bridge inverter under unipolar modulation is analyzed briefly. The discrete iterated mapping model under power reaching control is established and the fast-scale bifurcation phenomena under different controller parameters are studied by using folded diagram and bifurcation diagram. It is found that a special type of bifurcation will accrue under the condition of certain parameters, in which diverse multi-period bifurcations exist in one clock cycle at the same time. At last, the time-domain waveforms of load current under different controller parameters are obtained by Matlab/Simulink, which verify the correctness of theoretical analysis. The results play a good role in guiding the optimization of controller parameters . Key words: Electrical engineering; H-bridge inverter; Sliding mode control; Discrete iterated mapping; Fast-scale bifurcation 0 引言 在过去 20 年左右的时间里，国内外对与电力变换器中非线性行为的研究已经比较深入， 发现了多种类型的分岔和混沌现象[1-2]，并形成了一套较为有效的研究方法，如采用数值迭 代建立低维系统的离散模型[3-5]、基于雅克比矩阵判断系统的稳定性等[6-8]，但这些研究都是 以 DC-DC 变换器为对象开展的，较少涉及其它类型的变换器。近年来，这种状况有所改 善：王学梅等学者首次采用折叠图的方法，对单相 H 桥逆变器中的分岔和混沌现象进行了 深入的研究，建立了快变和慢变离散模型，分析了快变稳定性与慢变稳定性的关系[9-10]；雷 博等学者对数字控制的电压型逆变电路中低频振荡现象发生的机理进行了深入分析，采用 Jacobian 矩阵的方法证明了 Hopf 分岔的存在[11-12]；刘洪臣等学者采用分岔图、折叠图和 Lyapunov 指数谱分析了系统在扩频调制和单极性调制下复杂的非线性动力学行为，为不同 基金项目：国家自然科学基金 作者简介：杨爽（1989-），女，硕士研究生，主要研究方向：电力变换器的非线性建模及混沌特性分析 通信联系人：刘洪臣（1977-），男，副教