电力电子系统的非线性动力学分析PDF格式文档图书下载

第1章 绪论 1

1.1 不能“小觑”非线性问题 1

1.1.1 线性问题和非线性问题 1

1.1.2 从虫口模型一瞥非线性现象 2

1.2 电力电子系统中的非线性现象 6

1.2.1 分岔 7

1.2.2 混沌 9

1.2.3 准周期态 10

1.3 电力电子系统中非线性动力学研究的动因、意义和方法 11

1.3.1 研究的动因和意义 11

1.3.2 研究方法 12

1.4 本书的目的和内容 12

参考文献 14

第2章 电力电子系统的非线性动力学分析基础 21

2.1 电力电子系统的控制模式和工作模式 21

2.1.1 控制模式 21

2.1.2 工作模式 23

2.2 离散时间映射法 25

2.2.1 理想开关模型 25

2.2.2 离散时间映射法的迭代公式 26

2.3 状态空间平均法 28

2.4 小信号分析方法 29

2.5 系统的小干扰稳定性分析 30

2.5.1 运动稳定性 31

2.5.2 小干扰稳定性分析方法 32

2.5.3 电力电子系统小干扰稳定性分析 33

2.6 捕获非线性动力学现象 34

2.6.1 采样数据法 34

2.6.2 相图 34

2.6.3 庞加莱截面 35

2.6.4 分岔图 37

2.7 混沌数值识别 38

2.7.1 李雅普诺夫指数 38

2.7.2 功率谱分析 41

2.7.3 自相关函数 42

2.7.4 功率谱和自相关函数的计算 43

2.7.5 频闪采样法 43

参考文献 44

第3章 DC-DC变换器的非线性动力学分析 45

3.1 电压型Buck变换器中的低频振荡现象分析 45

3.1.1 电路工作原理与建模 46

3.1.2 低频振荡影响 48

3.1.3 低频振荡特性参数预测 51

3.1.4 仿真和实验验证 54

3.2 电流型Buck-Boost变换器中的边界碰撞分岔分析 56

3.2.1 Buck-Boost变换器的离散建模 57

3.2.2 数值模拟结果 59

3.2.3 结果分析 64

3.2.4 实验研究及结果 70

3.3 电流型SEPIC变换器中的倍周期分岔、Hopf分岔与共存吸引子分析 75

3.3.1 SEPIC变换器的工作原理与建模 76

3.3.2 分岔分析 78

3.3.3 数值结果与分析 79

3.4 本章小结 86

参考文献 86

第4章 AC-DC变换器的非线性动力学分析 88

4.1 PFC变换器中的快尺度分岔分析 88

4.1.1 峰值电流控制Boost PFC变换器中的快尺度分岔分析 89

4.1.2 平均电流控制Boost PFC变换器中的快尺度分岔分析 100

4.1.3 SSIPP中的快尺度分岔分析 108

4.2 PFC变换器中的慢尺度分岔分析 124

4.2.1 平均电流控制Boost PFC变换器中的慢尺度倍周期分岔分析 124

4.2.2 慢尺度Hopf分岔分析 139

4.2.3 平均电流控制Boost PFC变换器中饱和引起的慢尺度分岔 144

4.3 PFC变换器中的中尺度分岔分析 160

4.3.1 平均电流控制Boost PFC电路中的中尺度分岔分析 160

4.3.2 SSIPP中的中尺度分岔分析 166

4.3.3 单周期控制Cuk PFC变换器中的中尺度分岔分析 183

4.4 本章小结 197

参考文献 198

第5章 DC-AC变换器的非线性动力学分析 203

5.1 电路模型与工作原理 203

5.2 数值仿真研究 205

5.2.1 中尺度不稳定现象 205

5.2.2 快尺度不稳定现象 207

5.3 理论分析 210

5.3.1 基于平均法的Hopf分岔分析 210

5.3.2 基于离散法的倍周期分岔分析 212

5.3.3 分岔与频域响应的关系 216

5.4 实验验证 218

5.5 本章小结 220

参考文献 221

第6章 开关变换器中的未充分发展分岔与不对称性 222

6.1 PFC Buck-Boost变换器中的未充分发展分岔分析 222

6.1.1 工作原理和离散时间模型 222

6.1.2 快尺度分岔 226

6.1.3 临界相角位置与未充分发展分岔 229

6.2 双频非线性系统中的未充分发展分岔特征分析及应用 230

6.2.1 双频非线性系统动力学行为的典型特征及其机理 230

6.2.2 利用双频驱动抑制甚至消除混沌 234

6.3 本章小结 237

参考文献 237

第7章 输入滤波器对开关变换器非线性动力学行为的影响 239

7.1 引言 239

7.2 输入滤波器对电流型Buck变换器非线性动力学行为的影响 240

7.2.1 电路模型及数值仿真 240

7.2.2 理论分析 244

7.2.3 实验验证 248

7.3 输入滤波器对电压型Buck变换器非线性动力学行为的影响 250

7.3.1 电路模型和频域建模 250

7.3.2 稳定性分析 252

7.3.3 实验验证 255

7.4 输入滤波器对平均电流控制Boost PFC变换器非线性动力学行为的影响 257

7.4.1 工作原理及数值仿真 257

7.4.2 理论推导及影响分析 259

7.4.3 电路设计及实验验证 264

7.5 本章小结 265

参考文献 266

第8章 并联和级联开关变换器的非线性动力学分析 268

8.1 引言 268

8.2 并联Buck变换器中的Hopf分岔分析 269

8.2.1 电路工作原理与数值仿真 270

8.2.2 离散映射建模与分析 277

8.2.3 PSpice仿真验证 282

8.3 并联PFC电路中慢尺度分岔分析 284

8.3.1 电路模型与数值仿真 285

8.3.2 简化模型与分岔分析 287

8.4 级联Buck变换器中双向低频振荡分析 289

8.4.1 电路工作原理与数值仿真 290

8.4.2 平均模型及稳定性分析 294

8.4.3 电路实验 301

8.5 级联PFC电路中多尺度分岔分析 303

8.5.1 工作原理及非线性建模 303

8.5.2 中尺度分岔分析 305

8.5.3 慢尺度分岔分析 310

8.6 本章小结 318

参考文献 319

第9章 数字控制对开关变换器非线性动力学行为的影响 322

9.1 数字控制DC-DC Buck变换器中低频振荡现象分析 323

9.1.1 电路工作原理 323

9.1.2 数值仿真结果 324

9.1.3 系统建模与稳定性分析 326

9.1.4 电路仿真实验结果 330

9.2 数字控制单相PFC变换器中两种时间尺度的分岔分析 333

9.2.1 数字控制单相PFC变换器工作原理 333

9.2.2 小信号模型 334

9.2.3 两种时间尺度的分岔及其机理 339

9.3 数字控制三相PFC变换器中的工频周期内振荡行为分析 345

9.3.1 工作原理 345

9.3.2 系统模型 347

9.3.3 数值仿真与分岔分析 351

9.3.4 实验验证 361

9.4 本章小结 365

参考文献 366

第10章 双馈风力发电机组中的分岔现象 369

10.1 工作原理及系统建模 369

10.1.1 风力发电系统轴系模型 370

10.1.2 空气动力学模型 371

10.1.3 桨距角模型 371

10.1.4 双馈感应电机及其励磁控制系统的模型 372

10.2 理论分析 375

10.2.1 雅可比矩阵特征值轨迹 376

10.2.2 Hopf分岔及稳定性分析 379

10.2.3 特征值分析 381

10.3 数值仿真验证 384

10.3.1 稳定运行状态 384

10.3.2 低频振荡现象 385

10.3.3 Hopf分岔边界 386

10.4 本章小结 388

参考文献 388

第11章 并网双馈风力发电系统电压失稳和崩溃的机理分析 390

11.1 系统建模 390

11.1.1 双馈风力发电机组的简化模型 391

11.1.2 动态负荷的模型 393

11.1.3 网络方程 393

11.2 系统失稳乃至电压崩溃的发生发展过程 394

11.2.1 低频振荡现象 394

11.2.2 电压崩溃现象 395

11.3 理论分析 396

11.3.1 平衡解流形的追踪 396

11.3.2 分岔现象和电压稳定性分析 399

11.4 MATLAB/Simulink仿真验证 402

11.5 本章小结 403

参考文献 404

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