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申请/专利权人：兰州理工大学

摘要：一种LC型多电平级联H桥逆变器分岔与混沌行为抑制方法，属于电力电子技术领域，能够解决采用双环控制中控制参数稳定工作范围较窄的问题，采用虚拟遍历法和离散映射法建立具有N个单元的LC型多电平级联H桥逆变器通用型离散数学模型，并推出经过系数线性化后的通用型模型；电压环引入对交流变量跟踪性能更佳的准比例谐振控制器，在准比例谐振QPR控制器基础上引入改进余弦延时反馈控制环节作为该系统调节器。该改进双曲余弦延时反馈控制克服了多电平级联H桥逆变器采用双环控制系数稳定参数范围较窄的缺陷，有效扩大了系统的稳定域。

主权项：1.一种LC型多电平级联H桥逆变器分岔与混沌行为抑制方法，相关的电路包括：级联H桥逆变器、准PR控制、比例控制、改进双曲余弦延时抑制；逆变器采用电压外环和电流内环控制，同时引入混沌控制来扩大系统的稳定域，其特征在于，其步骤如下：步骤一、主电路离散迭代映射建模：根据逆变器的运行方式及特点，运用虚拟遍历法和离散迭代映射模型分析法相结合建立具有N个单元的多电平级联H桥逆变器通用型离散迭代映射模型；其状态方程由2N+1个式子构成；状态方程如式1所示： 式中：δ表示电平系数，iL为电感电流，E为直流侧电压，uc表示电容两端电压；LC型N单元级联H桥逆变器采用同相层叠移幅载波调制方法，通过2N路载波与调制波比较来确定输出电平U；根据SPWM调制特点，将上述2N+1个电平扩展到4N个电平状态，对应4N个状态方程，如式2所示： 电平系数在同一个采样周期内依次取上式4N个值，因电感电流iL及电容电压uc在每种工作模态下是变化的，故定义双环控制的状态变量为x＝[iLuc]T，用第nTs时刻的状态变量表示出第n+1Ts时刻的状态变量；在一个开关周期中，逆变器的状态方程能写为： iL和uc为电感电流、电容电压，Ts＝1fs为载波周期，以Ts作为频闪采样周期，4N种模态对应的状态方程可得i的频闪采样模型并经过统一指数矩阵线性化后得到的模型为： 式中：Ai、Bi是第i个矩阵，与变换器拓扑和参数有关；tj＝d1+d2+...+djTS；xtj-1和xtj分别为流过电感的电流iL或电容两端电压uc在采样时刻nTs和n+1Ts的值；I为单位矩阵；dj为第j个占空比，j＝1,2,...,i,...,4N-1,4N；调制波取值用符号函数sgn来表示，定义从vcon到dj的映射为T,即[d1,...,d4N]T＝Tvcon，如式8所示： 步骤二、控制电路的离散模型控制电路采用双环控制，电压外环采用QPR控制器，电流内环采用比例控制器；定义控制器的输出变量为yn，输入变量为xn，将QPR的传递函数写成离散形式，如式9所示： 式中：KPP为比例增益系数；Kr为谐振增益因子；ωc、ω0分别为截止频率和谐振频率；Ts为QPR控制器离散化时的步长；xn表示参考电流和实际电流的差；yn表示QPR控制器的输出；n表示第n个开关周期；引入改进双曲余弦延时反馈控制来扩大系统的稳定域，将系统输出的电容电压和自身延时一个开关周期的差值作为反馈信号再经过双曲余弦函数环节后再乘以反馈控制系数μ1、μ3，与常数1作差后再乘以反馈系数μ2、μ4，该技术将从系统反馈获取的信号与已经通过QPR控制器优化过的控制信号整合起来，形成新的调制信号；通过对系数的调整能够反应对系统混沌抑制的程度，实现系统从混沌状态到稳定态的转变；定义如下4个新的变量：xn＝vcn，xn-1＝vcn-1，yn＝λn，yn-1＝λn-1，yn-2＝λn-2，加入混沌抑制的离散模型如式10所示： 式中：λn为调节器的输出；vref为参考电压值；K为电流内环比例增益系数；n表示第n个开关周期。

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