电力电子变换器非线性行为的布尔自动机描述及分析方法

电力电子变换器是一种典型的开关电路，是一种可以用连续和离散描述的混杂系统，现有研究将其近似为一个连续系统，难以全面探讨电力电子变换器的非线性行为。本项目拟从离散系统角度研究电力电子变换器，提出一种新的变换器非线性行为的分析方法，主要内容包括：1.采用布尔自动机理论，根据电力电子变换器当前运行和输入状态，建立描述电力电子变换器的布尔动力学模型；2.以布尔代数理论为基础，通过布尔矩阵、图论等方法对电力电子变换器布尔模型进行非线性行为分析，研究变换器的稳定性及分岔和混沌发生的参数条件；3.基于布尔自动机可分解原理，探讨电力电子变换器级联系统运行条件和判据。.本课题的创新在于：一是将现有电力电子变换器连续系统的解析分析方法，转变为一种新的逻辑分析方法；二是基于布尔自动机模型，可以更深入地了解电力电子变换器非线性行为及其产生机理，并应用于复杂电力电子变换器的级联研究。

电力电子变换器是一种典型的开关电路，也是一种典型的兼具连续和离散特性的混杂系统，但现有研究将其近似为一个连续系统，难以全面探讨电力电子变换器非线性行为。本项目从离散系统角度研究电力电子变换器，提出了一种新的电力电子变换器非线性行为的建模、分析和描述方法，主要完成了以下研究：1）提出了电力电子变换器的符号时间序列分析方法，采用符号动力学和统计学相结合的方法量化了电力电子变换器的复杂非线性行为；2）基于自动机理论，将现有电力电子变换器连续系统的建模方法，转变为兼具连续和离散系统特性的电力电子变换器的混杂自动机模型；3）研究了基于混杂自动机模型的DC-DC变换器的CCM&DCM统一控制方法，该方法能能使DC-DC变换器同时工作于CCM和DCM模式；4）基于自动机模型，通过布尔矩阵、图论等方法，重新对DC-DC变换器的稳定性进行了研究，更加深入地揭示了电力电子变换器产生非线性行为的固有本质；5）根据布尔自动机的群特性和可分解原理，研究了基本电力电子变换器拓扑具有群特性，初步探讨了DC-DC变换器的级联条件。.本课题形成的理论与方法的应用，为提高电力电子系统的可靠性提供一种全新的解决模式，对开关变换器复杂非线性行为的分析、控制和故障识别都具有十分重要的意义。