准PR调节下逆变器的非线性现象研究

作     者：陈庆花 

作者单位：兰州交通大学 

学位级别：硕士

导师姓名：陶彩霞

授予年度：2018年

学科分类：080801[工学-电机与电器] 0808[工学-电气工程] 08[工学] 

主      题：逆变器 准PR调节器 非线性现象 时延反馈控制 二阶带阻滤波器 

摘      要：随着科学技术的日新月异,电力电子技术得到了长足地发展,其装置已经应用到包括国防、民用、农业生产等各个行业。由于开关器件以及反馈控制系统等的存在,使得电力电子变换器成为一种强非线性系统,其系统工作在某些特定的条件下时会出现分岔、混沌等非线性现象,对电力电子变换器的使用寿命和工作状态产生了严重的影响。逆变器作为电力电子变换器的重要组成部分,对其中存在的非线性现象的研究具有重要的工程实际意义和学术价值。本文在分析各国学者研究的基础上,以准比例谐振(Proportional Resonant,PR)调节下的单相逆变器以及三相并网逆变器为研究对象,对其中存在的非线性现象进行了深入地分析与研究。(1)首先对基于准PR调节器的单相一阶全桥逆变器进行了分析,利用频闪映射方法对其主电路以及控制回路进行数学建模。以比例系数为分岔参数,得到系统分岔图、雅克比矩阵特征值轨迹以及折叠图和Simulink仿真波形图,对其中的非线性现象进行了分析;以比例系数和积分系数为双分岔参数,通过MATLAB仿真得到了双分岔参数下的系统稳定区间。然后在一阶逆变器的分析基础上对基于准PR调节器的单相二阶双闭环全桥逆变器进行了分析,推导出了系统的离散数学模型,通过分析系统分岔图、雅克比矩阵特征值轨迹以及折叠图和Simulink仿真波形图,得出相关结论,并建立了系统三分岔控制参数下的稳定区间。(2)在上述研究的基础上,将逆变器非线性现象的研究从单相无源逆变器推广到三相并网逆变器。在αβ坐标系下建立了基于准PR调节器的三相LCL型并网逆变器的离散数学模型,并对逆变器系统进行了数值分析以及稳定性分析,得到系统调节器的参数稳定区间。通过分岔图和系统雅克比矩阵特征值轨迹确定了系统分岔类型和振荡频率,用Simulink电路仿真验证了三相并网逆变器非线性分析的正确性。(3)运用时延反馈控制法(Time-Delayed Feedback Control,TDFC)和二阶带阻滤波器对逆变器中的非线性行为进行控制。建立系统离散数学模型下的雅克比矩阵,根据雅克比矩阵特性,利用MATLAB数值计算确定两种控制方法中的合适参数,通过Simulink仿真验证了两种方法的正确性。