切换系统稳定性分析及其在电力电子系统中的应用研究

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1、万方数据国内图书分类号：国际图书分类号：1rI)273，TIVl47，1M7361．511．4西南交通大学研究生学位论文密级：公开年姓级三Q二Q级申请学位级别王堂蝗±专业电力电王皇电左佳动指导老师肖建教握二。一四年六月万方数据ClassifiedIndex：TP273，TM47，TM73U．D．C：61．511．4SouthwestJiaotongUniversityDoctorDegreeDissertationASTUDYONSTABILITYANAI』ySISOFSⅥ厂ITCHEDSYSTEMSANDITSAPPLICATl

2、0INSINPOWERELECTRONICSYSTEMSGrade：2010Candidate：LuHanAcademicDegreeAppliedfor：Ph．DSpeciality：PowerElectronic&ElectricDriveSupervisor：Prof．JianXiao万方数据西南交通大学学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权西南交通大学可以将本论文的全部或部分内容编入有关数据库进

3、行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复印手段保存和汇编本学位论文。本学位论文属于1．保密口，在年解密后适用本授权书；2．不保密d，使用本授权书。(请在以上方框内打“、／”)学位论銮作者签名：觚指导老师签名日期：7力l峰．I’·f口日期：歹9f≯．f≯。／0万方数据西南交通大学博士学位论文创新性声明本人郑重声明：所呈交的学位论文，是在导师指导下独立进行研究工作所得的成果。除文中已经注明引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体己经发表或撰写过的研究成果。对本文的研究做出贡献的个人和集体，均已在文中作了明确的说明。本人完全意识到本声明

4、的法律结果由本人承担。本学位论文的主要创新点如下：1．提出模糊切换系统的有限时间稳定性fiTS)或有限时间有界性(FTB)分析和镇定方法。该方法很好地解决了复杂非线性现象对系统暂态稳定性的影响，通过平均滞留时间和鲁棒控制器的设计使得整个系统在有限时间区间内关于状态界有界，从而避免了实际系统中状态量的值过大引起的饱和、击穿等危害性现象的发生。(详见第3章)2．针对大规模切换系统中子系统各自独立且相互耦合的特点，提出以“分散”为核心的有限时间稳定性分析和镇定方法，并在最小风性能参数‰n下实现控制器的优化。该方法体现出了大规模切换系统分

5、散切换规则、分散状态变量等特点，更适合于大规模切换系统的分析与综合。(详见第4章)3．将FTS和FTB概念扩展到仿射切换系统中，通过将仿射常数项看作对系统有限时间有界性的影响因素，提出仿射切换系统的FTS／FTB分析和镇定方法。由于仿射切换系统在时间依赖型切换规则下无法实现渐近稳定，因此讨论其有限时间稳定性或有界性是具有重要理论意义的。(详见第5章)4．研究了自治周期切换系统的渐近稳定性，通过其与不确定多胞模型渐近稳定性的等价定理，利用参数依赖型Lyapunov函数判断自治周期切换系统的渐近稳定性。该方法在三相SPWM逆变器的周期

6、切换模型上得到了验证。另外，针对三相SPWM的周期仿射切换模型，实现了其有限时间有界性的分析，并给出最优的有限时间状态界。(详见第6章)5．针对仿射切换系统平衡点不唯一的特点，研究了状态依赖型仿射切换系统的渐近稳定性分析方法和镇定问题。在此基础上，将仿射切换系统理论应用于有源电力滤波器(APF)的建模与谐波跟踪控制中，并讨论了在切换规则己知和未知两种情况下APF的稳定性分析和控制器设计方法。(详见第7章)．学位论文作者签名：了讳碣殆日期：pl中年Iy月f0日万方数据西南交通大学博士研究生学位论文第1页摘要切换系统是一类重要的混杂系

7、统，它是由多个子系统以及协调这些子系统间切换的切换规则组成的。由于很多实际系统具有切换特性，且越来越多的控制系统通过切换策略来改善控制性能，切换系统理论在近些年得到了广泛关注。根据子系统和切换规则的性质不同，切换系统可以分为很多类型，而对于不同类型的切换系统，其稳定性分析方法也应具有特殊性和针对性。另一方面，目前大部分关于切换系统的研究成果都是围绕渐近稳定性得到的，即侧重于研究系统在时间趋于无穷大时的稳态性能。而在实际应用中，状态量的数值在短时间内过大会引起饱和、击穿等危害性现象的发生，也是不允许的。因此，研究切换系统的有限时间控

8、制问题，即系统的暂态性能同样具有十分重要的意义。类似于一般的非切换系统，切换系统可以分为线性切换系统、非线性切换系统以及广义切换大系统。本文在总结现有研究成果的基础上，针对模糊切换系统、大规模切换系统以及仿射切换系统的有限时间稳定性(FTS)和有界