H桥变换器的Washout滤波器混沌控制方法

第41卷第6期电力系统保护与控制Vol.41 No.6 2013年3月16日Power System Protection and Control Mar.16, 2013

周林1，龙崦平1，谢江宁2

（1.重庆大学输配电装备及系统安全与新技术国家重点实验室，重庆 400030； 2.浙江宁波鄞州供电局，浙江宁波 315100）摘要：为了对H桥变换器工作过程中出现一系列复杂行为进行有效控制，将Washout滤波器混沌控制技术引入到H桥变换器中，分别对H桥作为直流斩波器和逆变器时出现的混沌现象进行控制，同时分析了系统参数未受扰动和受扰动时的混沌控制效果。根据引入混沌控制后系统的离散迭代模型得到了系统的Jacobian矩阵，并推导了Washout滤波器混沌控制的控制系数的限定条件。数值仿真结果表明，该方法能够对H桥变换器两种工作形式中出现的混沌行为进行有效控制，并且在系统参考受扰动时也能表现出一定的鲁棒性和抗扰性。

关键词：H桥变换器；Washout滤波器；混沌控制；离散迭代模型；数值仿真

Controlling chaos in H-bridge converter with Washout filter

ZHOU Lin1, LONG Yan-ping1, XIE Jiang-ning2

(1. State Key Laboratory of Power Transmission Equipment & System Security and New Technology,

Chongqing University, Chongqing 400030, China；2. Yinzhou Power Supply Bureau, Ningbo 315100, China) Abstract: In order to control the complex behaviors occurring at the H-bridge converters, the chaos controlling technology of Washout filter is introduced into the H-bridge converters, which controls the chaos appearing in the H-bridge DC chopper and AC inverter respectively. The chaos control effect, when the system parameters are, or are not disturbed, is also analyzed. In accordance with the discrete model of the system with chaos control, Jacobian matrix is gained, and the restrictions of the control coefficients brought by Washout filter are deduced. The numerical simulation results show that the chaos which exists in the two working modes of H-bridge converter can be controlled effectively by this method, even can exhibit certain robustness and disturbance-rejection ability when the system parameters are perturbed.

This work is supported by National High-tech Research and Development Program of China (863 Program) (No. 2011 AA05A301).

Key words: H-bridge converter; Washout filter; chaos control; discrete model; numerical simulation

中图分类号：TM71 文献标识码：A 文章编号：1674-3415(2013)06-0032-06

0 引言

电力电子装置广泛应用于各种分布式发电、高压直流输电以及智能电网等系统中，具有可观的应用前景[1-3]。然而由于其属于非线性系统，在运行过程中会出现一系列不规则现象。20世纪90年代以来，国内外学者已经对这些不规则现象进行了大量的研究，并取得了一定的研究成果[4-8]，其研究内容主要集中在对各种DC/DC变换器中出现的分岔与混沌行为进行分析，以期为实际电路系统的设计提供借鉴和参考。

电力电子系统中出现的分岔与混沌行为会严重影响系统的运行稳定性，甚至导致系统崩溃。因

基金项目：国家高技术研究发展计划（863计划）（2011AA05A301）此如何对这些非线性行为加以控制亦是当前研究的主流方向。目前，已有多种混沌控制方法广泛应用于DC/DC变换器中[9-11]。文献[9]将参数共振微扰法应用于电压模式Buck变换器和电流模式Boost变换器的混沌控制中，以达到较好的控制效果，但由于要增加外部扰动信号电路，因此不易实现控制电路。文献[10]则利用OGY法对混沌态电流模式下的Buck-Boost变换器进行控制，并推导出了OGY控制矢量的取值范围，然而OGY混沌控制方法存在着一定的局限性，如对参数变化和环境噪声非常敏感等。文献[11]将Washout滤波器混沌控制技术引入到DC/DC变换器中，将两种采用不同控制策略的DC/DC变换器控制在周期状态，但是并没有进一步研究系统参数受扰后其控制效果如何。文献[12-13]则利用时间延迟反馈控制(Time-Delayed Feedback