论文部分内容阅读
自上世纪90年代初开始，电力电子变换器混沌现象的研究已有近20年的历史。然而，由于电力电子变换器分段线性系统分析研究的复杂性，至今没有取得突破性的进展。主要成果仅局限于现象发现、低维DC-DC变换器迭代建模、雅可比矩阵稳定性判别等。此外，电力电子变换器混沌研究的实际应用前景还不明确，使得人们困惑于它对解决实际问题的指导意义。
为此，本文开展了相关研究，主要研究内容和创新点如下：
(1)分析了一维和二维DC．DC变换器倍周期分岔的精细层次结构和标度不变性，数值计算得到了电力电子变换器的普适常数。研究目的在于利用DC-DC变换器混沌层次结构的尺度差别与其功率谱的精细结构，判断系统的稳态特性，区分不同的周期轨道和混沌轨道，以实现DC-DC变换器混沌化控制目标，为DC-DC变换器混沌化抑制EMI提供控制基础。
(2)建立了电压时间延迟反馈DC-DC Buck变换器混沌化控制模型，探讨了它的控制机理，分析了Buck变换器混沌化控制条件和稳定性，研究了不同控制参数对变换器混沌化控制性能的影响。实验结果表明，该方法控制范围宽、易于实现，为DC-DC变换器混沌化控制抑制EMI提供了一种新的策略。
(3)电力电子变换器EMI最终由它的PWM控制实现方式决定，混沌化后PWM脉冲信号构成的一个混沌点过程，利用混沌点过程理论来描述和分析混沌PWM对应开关时间点的统计特性，可以得到电力电子变换器频谱及其统计规律，从而深入了解电力电子变换器混沌化抑制EMI机理。
(4)研究电力电子变换器的不变分布，以提取混沌PWM控制的电力电子变换器的整体特征，从而基于不变分布设计电力电子变换器混沌化频谱，实现EMI抑制的最佳效果。文中以电压空间矢量(SVPWM)控制逆变器为例，实验验证了不同混沌映射调制PWM载波的EMI抑制效果，结果表明可以有效抑制系统的传导干扰，说明基于不变分布设计混沌PWM是电力电子变换器EMI抑制的一个新的手段。
(5)利用小波和时频理论对电力电子变换器定频PWM、周期PWM和混沌PWM的频谱特征进行了分析，由此得到PWM信号能量在不同频域的分布情况和分布特征，通过二维和三维的时频能量分布图还得到了混沌PWM频谱连续且可控的特点，从而实现了电力电子变换器EMI能量散频控制。
(6)在商用的AC-DC变换器上成功实现了混沌PWM控制，EMI测试结果表明，电力电子变换器EMI被有效抑制，稳定性和效率测试显示在各种输入和负载条件下系统工作稳定，输出稳定在要求精度范围内，证实了电力电子变换器混沌PWM抑制EMI的商用价值。
本文的积极意义在于将电力电子变换器的混沌研究进一步向理论定量化和商业应用化推进，由此可以激发人们继续开展电力电子变换器混沌研究的信心，使电力电子变换器混沌研究更加深入。