《軟開關變換電路非線性行為分析與控制》是依託重慶大學，由唐春森擔任項目負責人的青年科學基金項目。
基本介紹
- 中文名：軟開關變換電路非線性行為分析與控制
- 項目類別：青年科學基金項目
- 項目負責人：唐春森
- 依託單位：重慶大學
中文摘要,結題摘要,
中文摘要
軟開關模式的電力電子電路存在分岔、混沌等非線性動力學行為,為了分析和掌握其非線性問題的內在機理以對其進行誘導與控制，建立動力學行為計算模型並提出相應的分岔及混沌分析方法非常必要。但由於軟開關電路系統的高維自治分段特性，導致現有的針對非線性系統的建模及分析方法不能很好地適用於軟開關電力電子電路。本項目擬提出一套適用於具有自治分段特性的振盪系統的非線性建模及動力學行為分析方法。研究內容包括：建立複雜軟開關邊界條件的數值求解模式，提出一種半解析、半數值的廣義龐加萊截點映射模型及其廣義收斂性條件、提出一種廣義的李亞普諾夫－施密特方法求取軟開關電路的分岔集及分岔解，研究不同分岔的相互作用及向其他非線性動力學行為的轉化關係，並提出一種多周期點控制方法，實現高維自治系統非線性行為的誘導控制。將上述成果套用於非接觸電能傳輸系統，以進一步完善理論研究成果，提升系統性能，推動該系統相關實用技術進一步發展。
結題摘要
項目以非接觸電能傳輸（CPT）系統的軟開關變換拓撲為主要對象，圍繞建模方法、分岔行為分析、非線性行為控制方法等方面展開了系統深入的研究，按照研究計畫實現了預期的研究目標，取得了系列理論成果，並在多穩態系統輸送控制方法、頻率穩定控制方法、功率控制方法等方面申請了若干發明和實用新型專利，在CPT系統分析與最佳化設計方面開發了實用軟體，並申請了軟體著作權。 項目取得的主要成果如下： （1）提出了軟開關電路動力學行為穩態過程建模分析方法。該方法基於頻閃映射思想，根據軟開關邊界條件建立了系統的龐加萊截面映射模型，結合不動點理論及數值分析方法，可準確分析出系統所有可能的軟開關工作點的周期、波形及自治穩定性等穩態特性。 （2）提出了軟開關電路動力學行為動態過程建模分析方法。該方法在龐加萊截面映射模型基礎上，基於變步長離散疊代映射及快速數值求解方法，確定系統反覆穿越龐加萊截面的相軌跡流的空間分布特徵，認識系統相軌跡流演變規律，進而理解系統複雜動力學行為的產生機理。 （3）提出了多穩態軟開關工作點的輸送控制方法。該方法基於延時干擾策略，通過干擾系統當前運行狀態，使其相軌跡脫離當前極限環吸引子，進入目標吸引子的吸引域，從而在干擾結束後能自治收斂運行到目標軟開關工作點上。通過設定不同的擾動控制參數，可實現不同穩態工作點的輸送控制。 （4）提出了基於輸送控制策略的頻率穩定控制方法。該方法採用間歇控制的方式，正常情況下系統自治運行，當工作頻率發生漂移，從分岔頻率的一個分支跳變到另一分支時，則自動啟動輸送控制措施，使其回到設定的分岔頻率分支上。該方法可有效解決軟開關變換電路在頻率分岔區的頻率控制問題。 （5）提出了基於多穩態軟開關工作點動態切換的功率控制方法。該方法基於軟開關工作點功率特性的差異，僅通過控制方法動態改變系統工作點實現在軟開關模式下的實時功率調節，減小了系統損耗，並降低了系統成本。 （6）提出了CPT系統的雙邊功率流控制方法。該方法基於系統各運行模態的功率流方向特性，通過建立系統原邊輸入電源到副邊負載之間的雙向能量流動通道，並根據誤差實時調整能量流方向，實現功率快速調節，提高了系統的快速性。 （7）開發了CPT系統參數最佳化設計軟體。通過選取系統拓撲並設定相應的參數，就能計算出系統穩態工作點的頻率及雅可比矩陣特徵值等信息，還能計算系統最大輸出功率，最佳化互感和原邊電容等參數。
