双降压式全桥逆变器非线性现象的研究.pdfVIP

物理 学报 ActaPhys．Sin．Vo1．63，No．1(2014) 010505 双降压式全桥逆变器非线性现象的研究冰 刘洪臣十 苏振霞 (哈尔滨工业大学 电气工程及 自动化学院，哈尔滨 150001) (2013年9月16日收到；2013年10月11日收到修改稿) 双降压式全桥逆变器具有无桥臂直通、输入直流 电压利用率高、效率高、续流二极管可优化选取等优点， 因而在高压输出场合得到广泛的应用．本文研究了双降压式全桥逆变器的分岔和混沌现象，建立了电流闭环 比例控制下的二阶离散模型，得到了不同时间段 内的频闪映射模型；通过折叠图和分岔图分析了不同比例系 数 对于系统稳定性的影响，并搭建了Matlab／Simulink仿真模型，得到了电流闭环比例控制时电流iL的时 域波形和相图轨迹 并在频域下分析了分岔和混沌对系统频谱的影响．同时，利用分岔图的方法分析了输入 电压 E、滤波 电感 和开关周期 等外部参数变化时系统的非线性行为．研究结果表 明，正确选择双降压式 全桥逆变器的电路参数对于其稳定运行具有重要意义． 关键词：双降压式全桥逆变器，频闪映射，分岔，混沌 PACS：05．45．a．05．45．Pq．05．45．Ac ’DOh10．7498／aps．63．010505 了基础 [10-12】．Kousaka等采用返 回图的方法研究 1 弓f 言 了单相H桥正弦逆变器的动态特性，采用返回图的 方法可以对周期轨道 的稳定性进行分析 1【3】．国内 电力电子电路是一种强非线性系统，存在着丰 一 些学者也对单相H桥逆变器的非线性行为进行 富的非线性现象，如倍周期分岔、边界碰撞分岔和 研究，并取得 了许多有价值的研究成果 [14--19]．文 混沌等 [1--3】．研究表明，变换器一旦进入混沌工作 献 f141研究了二阶单相H桥式逆变 电路在单 闭环 状态，由于混沌运动的不确定性，将导致系统运行 比例积分控制下的快尺度稳定性和慢尺度稳定性： 状态无法预测，甚至造成系统在临界状态下突然崩 文献f151通过分析一阶H桥式正弦逆变 电路在比 溃．因此，对这些非线性现象的研究有助于揭示其 例单 闭环控制下的非线性行为，提出了慢变稳定性 物理本质，了解其变化趋势，进一步采取相应的措 定理，并且分析了快变稳定性与慢变稳定性的关 施优化 电路参数，提高变换器的稳定性． 系；文献 1『61首次采用折叠图的方法，研究了单相 对于DC／DC变换器中的非线性行为的研究， 自上世纪80年代起 已经在 国际上广泛展开．人们 SPWM逆变器的分岔和混沌现象；文献 f17，18]研 发现了不同类型的DC／DC变换器中所出现的分 究了电压型逆变器的分岔和低频振荡现象． 岔和混沌现象 4[-9]，并形成了一套较为有效的研 随着 电力电子技术的发展，变换器正朝着高频 究方法．相对于DC／DC变换器的非线性研究，其 和高效率的方向发展，同时对逆变器的可靠性也提 他类型的电力变换器 中的非线性现象研究相对较 出了更高的要求．传统桥式逆变器结构简单，应用 少．Robert等于