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《电力电子变换器的周期平衡态与分岔分析》(张浩)

电子与通信

价格:57.80

内容简介

  电力电子变换器本质上属于分段光滑的非自治系统,研究其存在的周期平衡态及动力学演化机制,对于认识和理解其复杂行为并指导其优化设计具有重要的意义。《电力电子变换器的周期平衡态与分岔分析》系统地论述了电力电子变换器的周期平衡态与分岔理论分析方法,介绍了用于描述电力电子变换器复杂行为的建模方法,着重分析了DC-DC变换器中极限环产生机理、AC-DC和DC-AC变换器中的快尺度分岔和慢尺度分岔现象以及与周期平衡态密切相关的问题,如间歇性、非线性扰动行为、不对称性、非线性交互作用等。此外,与稳定性相关的多参数分析理论也在书中作了介绍。
  《电力电子变换器的周期平衡态与分岔分析》可供高等学校电力电子、电气工程与自动化及电子与信息类等相关学科的师生使用,也可供相关领域的科技人员参考。

内页插图

目录

前言

第1章 绪论
1.1 电力电子变换器的电路拓扑
1.2 控制策略
1.2.1 电压型控制
1.2.2 电流型控制
1.2.3 单周控制
1.3 建模方法
1.3.1 状态空间平均建模
1.3.2 非线性离散建模
1.4 非线性动力学基础知识
1.4.1 非线性动力学基本概念
1.4.2 稳定性理论
1.4.3 分岔理论及其数值分析
参考文献

第2章 电压型B00st DC-DC变换器中的极限环机理
2.1 工作原理与建模
2.1.1 工作原理
2.1.2 状态空间平均模型
2.2 两类极限环现象
2.2.1 第一类极限环
2.2.2 第二类极限环
2.3 理论分析
2.3.1 稳定性分析
2.3.2 极限环解析表达式
2.4 数值仿真与电路实验
2.5 本章小结
参考文献

第3章 峰值电流型Boost PFC变换器中的快尺度分岔与间歇性分析
3.1 电路描述与建模
3.1.1 电路描述
3.1.2 频闪建模
3.2 数值结果与分析
3.2.1 数值结果
3.2.2 结果分析
3.3 PSPICE电路实验结果
3.4 本章小结
参考文献

第4章 单周控制SEPIC PFC变换器中的慢尺度分岔行为
4.1 电路描述与数值仿真
4.2 理论分析
4.2.1 非线性状态空间平均建模
4.2.2 系统周期平衡态的求解
4.2.3 Floquet理论分析
4.3 PSPICE电路实验
4.4 本章小结
参考文献

第5章 单周控制Zeta PFC变换器中的非线性扰动行为
5.1 电路工作原理
5.2 SPICE电路模型及其扰动仿真
5.2.1 SPICE大信号平均电路模型
5.2.2 非线性动仿真
5.3 理论分析
5.3.1 功率平衡近似与Fourier级数分析
5.3.2 扰动运行的参数边界条件
5.4 电路实验
5.5 本章小结
参考文献

第6章 非线性时变周期系统的多参数稳定性理论及其在Zeta PFC变换器中的应用
6.1 基于无量纲分析法的非线性时变周期系统多参数稳定性分析理论
6.1.1 非线性时变周期系统模型定义
6.1.2 非线性时变周期系统的稳定性等价定理
6.1.3 基于无量纲分析法的高维PFC变换器多参数稳定性分析
6.2 多参数稳定性分析理论在Zeta PFC变换器中的应用
6.2.1 Zeta PFC变换器及其数学模型
6.2.2 特征值稳定性分析与电路实验验证
6.2.3 参数合力关联关系的功率流传输不均衡理论
6.2.4 多参数稳定性边界
6.3 本章小结
参考文献

第7章 峰值电流型Buck-Boost逆变器中的快尺度分岔与不对称性分析
7.1 工作原理
7.2 改进平均模型
7.2.1 主电路传递函数
7.2.2 电流闭环传递函数
7.2.3 双闭环传递函数
7.3 快尺度倍周期分岔行为分析
7.3.1 稳定状态
7.3.2 快尺度分岔
7.3.3 极点运动轨迹分析
7.4 快尺度倍周期分岔的不对称性分析
7.4.1 等效斜坡补偿
7.4.2 相位偏移与纹波效应
7.5 本章小结
参考文献

第8章 级联Boost逆变器中的慢尺度分岔与非线性交互机理
8.1 工作原理与建模
8.1.1 电路描述
8.1.2 非线性状态空间平均建模
8.1.3 虚拟等效模型
8.1.4 模型验证
8.2 慢尺度分岔行为与稳定性分析
8.2.1 特征值灵敏度分析
8.2.2 数值仿真
8.2.3 参数稳定边界
8.3 非线性交互机理研究
8.3.1 系统非线性模态级数解
8.3.2 瞬态行为
8.3.3 瞬态特性分析
8.3.4 模态间的非线性交互作用
8.3.5 主导振荡模式
8.4 本章小结
参考文献
附录A
附录B

前言/序言

  作为一类典型的分段光滑非自治系统,电力电子变换器中会出现诸如倍周期分岔、Hopf分岔及混沌等丰富的非线性现象。其中,电力电子变换器中存在着两种类型的周期平衡态:一种是在DC-DC变换器中,以低频振荡现象表现出的极限环;另一种则是在AC-DC和DC-AC变换器中,以固有周期解形式呈现的周期平衡态。前者是系统的不稳定行为,是不期望的,着重于研究极限环产生机理;而后者是稳定的,是工程实际中所期望的,着重研究其周期平衡态及其动力学行为演化过程。
  本书主要介绍了电力电子变换器中存在的周期平衡态及其动力学演化机制,在系统控制、建模、理论分析等方面做了详细介绍。本书以大信号平均模型为主,系统地介绍了电力电子变换器中周期平衡态的分析方法,是一个比较完备的体系。除此之外,还包含一些新的研究成果,如建立了多参数稳定性理论等。具体内容如下:
  第2章以BoostDC-DC变换器为例,推导出了用于描述其低频域动力学行为的小信号状态平均模型,从电路层面剖析了两类极限环产生的物理机理,确定了系统出现极限环的临界分岔条件,给出了分岔点处极限环的解析表达式。
  第3章在理想开关模型的基础上,建立了用于分析峰值电流型BoostPFC变换器的高频域动力学行为的频闪映射模型,研究了其中快尺度倍周期分岔行为的动力学特性,并采用折叠分岔图分析了快尺度动力学行为的间歇性,给出了系统参数空间的稳定行为边界图。
  第4章基于单周控制的自治性,建立了描述单周控制SEPICPFC变换器的低频域动力学行为的单变量非线性微分方程,采用谐波平衡法得到了其解析的周期平衡解,继而通过判定Floquet乘子的变化趋势,预测了该变换器首次失稳时分岔点的位置和类型,揭示了系统出现慢尺度分岔现象的动力学机理。

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