搜索

x

留言板

尊敬的读者、作者、审稿人, 关于本刊的投稿、审稿、编辑和出版的任何问题, 您可以本页添加留言。我们将尽快给您答复。谢谢您的支持!

姓名
邮箱
手机号码
标题
留言内容
验证码

单相三电平H桥逆变器分岔现象的研究

刘洪臣 王云 苏振霞

引用本文:
Citation:

单相三电平H桥逆变器分岔现象的研究

刘洪臣, 王云, 苏振霞

Bifurcation phenomena in single-phase three-level inverters

Liu Hong-Chen, Wang Yun, Su Zhen-Xia
PDF
导出引用
  • 三电平逆变器相较于传统的两电平逆变器具有输出电压谐波畸变率小、开关管电压应力小等优点,因而在大功率场合受到了越来越多的关注. 本文针对一种复合式单相三电平逆变器,对其中的分岔和混沌现象进行了深入的研究,建立了电流闭环比例控制下的一阶离散模型,得到了不同时间段内的频闪映射模型. 以比例系数k,负载电阻R,负载电感L及输入电压E为变化参数,研究了三电平逆变器的分岔现象:通过分岔图和李雅普诺夫指数谱分析了慢变尺度下比例系数、负载电感、负载电阻和输入电压对系统动态性能的影响;通过折叠图直观地观测到了快变尺度下不同比例系数、负载电感所导致的分岔过程. 最后搭建了Matlab/Simulink仿真模型,得到了电流闭环比例控制时电流i的时域波形,仿真结果与理论分析相一致. 研究表明,正确选择单相三电平逆变器的电路参数对于其稳定运行具有重要意义.
    Compared with traditional two-level inverter, three-level inverter has the advantages of low output voltage harmonic distortion, and small switch voltage stress, so it attracts more and more attention in high power applications. In this paper, the bifurcation and chaos in a single-phase three-level inverter are studied. The one-dimensional discrete iterated mapping model under proportional control is established, and the stroboscopic maps in different periods of time are obtained. The bifurcation phenomena in the single-phase three-level inverter are studied when the proportional coefficient k, load resistance R, load inductance L and input voltage E are used as changing parameters. Effects of all these parameters on the system dynamical performances are analyzed on a slow scale using the bifurcation diagram and Lyapunov index spectrum. The bifurcation processes on a fast scale caused by changing values of proportional coefficient and load resistance are visually observed using folded diagram. Finally, the time-domain waveforms with different proportional coefficients are obtained by Matlab/Simulink, which corresponds with the theoretical analysis. The results show that the correct circuit parameters of single-phase three-level inverter are very important for its stable operation.
    • 基金项目: 国家自然科学基金(批准号:51107016)、国家重点基础研究发展计划 (批准号:2013CB035605)和黑龙江省博士后科研启动金(批准号:LHB-Q12086)资助的课题.
    • Funds: Project supported by the National Natural Science Foundation of China (Grant No. 51107016), the National Basic Research Program of China (Grant No. 2013CB035605), and the Postdoctoral Scientific Research Staring Foundation of Heilongjiang Province, China (Grant No. LHB-Q12086).
    [1]

    David C H, David J J 1988 IEEE Trans. Circ. Syst. 35 1059

    [2]

    Deane J H B 1992 IEEE Trans. Circ. Syst. I 39 680

    [3]

    Tse C K, Chan W C Y 1995 26th Annual IEEE Power Electronics Specialists Conference Atlanta, GA, USA, June18–22, 1995 p608

    [4]

    Zhou Y F, Qiu S S, Chen J N 2004 Proceedings of the CSEE 24 96 (in Chinese) [周宇飞, 丘水生, 陈军宁 2004 中国电机工程学报 24 96]

    [5]

    Zhang B 2005 Transactions of China Electrotechnical Society 20 1 (in Chinese) [张波 2005 电工技术学报 20 1]

    [6]

    Zhao Y B, Luo X S, Fang J Q, Wang B H 2005 Acta Phys. Sin. 54 5022 (in Chinese) [赵益波, 罗晓曙, 方锦清, 汪秉宏 2005 物理学报 54 5022]

    [7]

    Li S N, Zhang H, Ma X K, Li M 2006 J. Xi’an Jiaotong Univ. 40 454 (in Chinese) [李胜男, 张浩, 马西奎, 李明 2006 西安交通大学学报 40 454]

    [8]

    Bao B C, Xu J P, Liu Z 2008 J. Univ. Electron. Sci. Technol. China 37 397 (in Chinese) [包伯成, 许建平, 刘中 2008 电子科技大学学报 37 397]

    [9]

    Li G L, Li C Y, Chen X Y, Mou X M 2012 Acta Phys. Sin. 61 170506 (in Chinese) [李冠林, 李春阳, 陈希有, 牟宪民 2012 物理学报 61 170506]

    [10]

    Robert B, Robert C 2002 Int. J. Contr. 75 1356

    [11]

    Iu H H C, Robert B 2003 IEEE Trans. Circ. Syst. I 50 1125

    [12]

    Robert B, Feki M, Iu H H C 2006 Int. J. Bifurc. Chaos 16 113

    [13]

    Li M, Dai D, Ma X K 2008 Circ. Syst. Signal Process. 27 811

    [14]

    Wang X M, Zhang B 2009 Trans. China Electrotech. Soc. 24 101 (in Chinese) [王学梅, 张波 2009 电工技术学报 4 101]

    [15]

    Lei B, Xiao G C, Wu X L, Qi Y R 2011 Acta Phys. Sin. 60 090501 (in Chinese) [雷博, 肖国春, 吴旋律, 齐元瑞 2011 物理学报 60 090501]

    [16]

    Sun Y, Li M Y 2011 J. Xi’an Univ. Technol. 27 92 (in Chinese) [孙媛, 李敏远 2011 西安理工大学学报 27 92]

    [17]

    Hu N H, Zhou Y F, Chen J N 2012 Acta Phys. Sin. 61 130504 (in Chinese) [胡乃红, 周宇飞, 陈军宁2012 物理学报 61 130504]

    [18]

    Wu J K, Zhou L W, Lu W G 2012 Acta Phys. Sin. 61 210202 (in Chinese) [吴军科, 周雒维, 卢伟国 2012 物理学报 61 210202]

    [19]

    Liu H C, Li F, Yang S 2013 Acta Phys. Sin. 62 110504 (in Chinese) [刘洪臣, 李飞, 杨爽 2013 物理学报 62 110504]

    [20]

    Wang X H, Ruan X B 2005 Proceedings of the CSEE 25 73 (in Chinese) [王学华, 阮新波 2005 中国电机工程学报 25 73]

  • [1]

    David C H, David J J 1988 IEEE Trans. Circ. Syst. 35 1059

    [2]

    Deane J H B 1992 IEEE Trans. Circ. Syst. I 39 680

    [3]

    Tse C K, Chan W C Y 1995 26th Annual IEEE Power Electronics Specialists Conference Atlanta, GA, USA, June18–22, 1995 p608

    [4]

    Zhou Y F, Qiu S S, Chen J N 2004 Proceedings of the CSEE 24 96 (in Chinese) [周宇飞, 丘水生, 陈军宁 2004 中国电机工程学报 24 96]

    [5]

    Zhang B 2005 Transactions of China Electrotechnical Society 20 1 (in Chinese) [张波 2005 电工技术学报 20 1]

    [6]

    Zhao Y B, Luo X S, Fang J Q, Wang B H 2005 Acta Phys. Sin. 54 5022 (in Chinese) [赵益波, 罗晓曙, 方锦清, 汪秉宏 2005 物理学报 54 5022]

    [7]

    Li S N, Zhang H, Ma X K, Li M 2006 J. Xi’an Jiaotong Univ. 40 454 (in Chinese) [李胜男, 张浩, 马西奎, 李明 2006 西安交通大学学报 40 454]

    [8]

    Bao B C, Xu J P, Liu Z 2008 J. Univ. Electron. Sci. Technol. China 37 397 (in Chinese) [包伯成, 许建平, 刘中 2008 电子科技大学学报 37 397]

    [9]

    Li G L, Li C Y, Chen X Y, Mou X M 2012 Acta Phys. Sin. 61 170506 (in Chinese) [李冠林, 李春阳, 陈希有, 牟宪民 2012 物理学报 61 170506]

    [10]

    Robert B, Robert C 2002 Int. J. Contr. 75 1356

    [11]

    Iu H H C, Robert B 2003 IEEE Trans. Circ. Syst. I 50 1125

    [12]

    Robert B, Feki M, Iu H H C 2006 Int. J. Bifurc. Chaos 16 113

    [13]

    Li M, Dai D, Ma X K 2008 Circ. Syst. Signal Process. 27 811

    [14]

    Wang X M, Zhang B 2009 Trans. China Electrotech. Soc. 24 101 (in Chinese) [王学梅, 张波 2009 电工技术学报 4 101]

    [15]

    Lei B, Xiao G C, Wu X L, Qi Y R 2011 Acta Phys. Sin. 60 090501 (in Chinese) [雷博, 肖国春, 吴旋律, 齐元瑞 2011 物理学报 60 090501]

    [16]

    Sun Y, Li M Y 2011 J. Xi’an Univ. Technol. 27 92 (in Chinese) [孙媛, 李敏远 2011 西安理工大学学报 27 92]

    [17]

    Hu N H, Zhou Y F, Chen J N 2012 Acta Phys. Sin. 61 130504 (in Chinese) [胡乃红, 周宇飞, 陈军宁2012 物理学报 61 130504]

    [18]

    Wu J K, Zhou L W, Lu W G 2012 Acta Phys. Sin. 61 210202 (in Chinese) [吴军科, 周雒维, 卢伟国 2012 物理学报 61 210202]

    [19]

    Liu H C, Li F, Yang S 2013 Acta Phys. Sin. 62 110504 (in Chinese) [刘洪臣, 李飞, 杨爽 2013 物理学报 62 110504]

    [20]

    Wang X H, Ruan X B 2005 Proceedings of the CSEE 25 73 (in Chinese) [王学华, 阮新波 2005 中国电机工程学报 25 73]

  • [1] 赵武, 张鸿斌, 孙超凡, 黄丹, 范俊锴. 受垂直激励和水平约束的单摆系统亚谐共振分岔与混沌. 物理学报, 2021, 70(24): 240202. doi: 10.7498/aps.70.20210953
    [2] 王斌, 薛建议, 贺好艳, 朱德兰. 基于线性矩阵不等式的一类新羽翼倍增混沌分析与控制. 物理学报, 2014, 63(21): 210502. doi: 10.7498/aps.63.210502
    [3] 刘洪臣, 苏振霞. 双降压式全桥逆变器非线性现象的研究. 物理学报, 2014, 63(1): 010505. doi: 10.7498/aps.63.010505
    [4] 张方樱, 杨汝, 龙晓莉, 谢陈跃, 陈虹. V2控制Buck变换器分岔与混沌行为的机理及镇定. 物理学报, 2013, 62(21): 218404. doi: 10.7498/aps.62.218404
    [5] 丁虎, 严巧赟, 陈立群. 轴向加速运动黏弹性梁受迫振动中的混沌动力学. 物理学报, 2013, 62(20): 200502. doi: 10.7498/aps.62.200502
    [6] 孟宗, 付立元, 宋明厚. 一类非线性相对转动系统的组合谐波分岔行为研究. 物理学报, 2013, 62(5): 054501. doi: 10.7498/aps.62.054501
    [7] 刘洪臣, 李飞, 杨爽. 基于周期性扩频的单相H桥逆变器非线性现象的研究. 物理学报, 2013, 62(11): 110504. doi: 10.7498/aps.62.110504
    [8] 胡文, 赵广浩, 张弓, 张景乔, 刘贤龙. 时标正弦动力学方程稳定性与分岔分析. 物理学报, 2012, 61(17): 170505. doi: 10.7498/aps.61.170505
    [9] 李海滨, 王博华, 张志强, 刘爽, 李延树. 一类非线性相对转动系统的组合共振分岔与混沌. 物理学报, 2012, 61(9): 094501. doi: 10.7498/aps.61.094501
    [10] 古华光, 朱洲, 贾冰. 一类新的混沌神经放电的动力学特征的实验和数学模型研究. 物理学报, 2011, 60(10): 100505. doi: 10.7498/aps.60.100505
    [11] 陈章耀, 毕勤胜. Jerk系统耦合的分岔和混沌行为. 物理学报, 2010, 59(11): 7669-7678. doi: 10.7498/aps.59.7669
    [12] 张晓芳, 陈章耀, 毕勤胜. 非线性电路通向混沌的演化过程. 物理学报, 2010, 59(5): 3057-3065. doi: 10.7498/aps.59.3057
    [13] 包伯成, 康祝圣, 许建平, 胡文. 含指数项广义平方映射的分岔和吸引子. 物理学报, 2009, 58(3): 1420-1431. doi: 10.7498/aps.58.1420
    [14] 邹建龙, 马西奎. 一类由饱和引起的非线性现象. 物理学报, 2008, 57(2): 720-725. doi: 10.7498/aps.57.720
    [15] 于万波, 魏小鹏. 一个小波函数指数参数变化的分岔现象. 物理学报, 2006, 55(8): 3969-3973. doi: 10.7498/aps.55.3969
    [16] 张 维, 周淑华, 任 勇, 山秀明. Turbo译码算法的分岔与控制. 物理学报, 2006, 55(2): 622-627. doi: 10.7498/aps.55.622
    [17] 马西奎, 杨 梅, 邹建龙, 王玲桃. 一种时延范德波尔电磁系统中的复杂行为(Ⅰ)——分岔与混沌现象. 物理学报, 2006, 55(11): 5648-5656. doi: 10.7498/aps.55.5648
    [18] 李 明, 马西奎, 戴 栋, 张 浩. 基于符号序列描述的一类分段光滑系统中分岔现象与混沌分析. 物理学报, 2005, 54(3): 1084-1091. doi: 10.7498/aps.54.1084
    [19] 罗晓曙, 汪秉宏, 陈关荣, 全宏俊, 方锦清, 邹艳丽, 蒋品群. DC-DC buck变换器的分岔行为及混沌控制研究. 物理学报, 2003, 52(1): 12-17. doi: 10.7498/aps.52.12
    [20] 郝建红, 丁 武. 行波管放大器中辐射场的极限环振荡和混沌. 物理学报, 2003, 52(4): 906-910. doi: 10.7498/aps.52.906
计量
  • 文章访问数:  4078
  • PDF下载量:  599
  • 被引次数: 0
出版历程
  • 收稿日期:  2013-08-19
  • 修回日期:  2013-09-12
  • 刊出日期:  2013-12-05

/

返回文章
返回