基于DSP的中小功率直流電源節(jié)能老化系統(tǒng)研究與開發(fā)

【摘要】： 開關(guān)電源作為電子設(shè)備的電力供應(yīng)裝置,在計算機(jī)、通信、鐵路、航天、家用電器等領(lǐng)域得到了越來越廣泛應(yīng)用。為提高電源產(chǎn)品的穩(wěn)定性和可靠性,國內(nèi)外廠商普遍采用電阻耗能方式對中小功率電源進(jìn)行老化試驗。中國是世界上最大的中小功率電源產(chǎn)品生產(chǎn)制造國,傳統(tǒng)老化試驗方式造成能量的巨大浪費,對多種容量等級產(chǎn)品適應(yīng)性差等缺陷。因此,研究更具經(jīng)濟(jì)性和適應(yīng)性的節(jié)能老化試驗系統(tǒng)具有十分重要意義。 針對中小功率電源老化能量分散,難于實現(xiàn)高性價比能量回饋的問題,論文提出了電源串并聯(lián)均流控制和相位跟蹤高頻PWM逆變技術(shù)解決方案。通過大批量試驗電源串并聯(lián)工作方式實現(xiàn)老化過程中能量的集中回饋;采用支路電流閉環(huán)跟蹤控制實現(xiàn)各并聯(lián)支路間均流,確保功率平衡分配。利用PWM整流器工作在有源逆變狀態(tài),并對逆變電流進(jìn)行精確鎖相控制,顯著提高回饋到電網(wǎng)的電能質(zhì)量。 論文建立了系統(tǒng)狀態(tài)空間平均模型和小信號線性模型,利用Matlab/SIMUlink電力系統(tǒng)工具箱對系統(tǒng)進(jìn)行多工況仿真研究,仿真系統(tǒng)響應(yīng)快、振蕩小、抗擾動能力強(qiáng)、運(yùn)行平穩(wěn),達(dá)到了最優(yōu)系統(tǒng)設(shè)計。在此基礎(chǔ)上,進(jìn)行硬件選型、電路設(shè)計和控制軟件開發(fā),構(gòu)建了基于DSP的雙閉環(huán)直接電流控制中小功率直流電源節(jié)能老化試驗系統(tǒng)實驗平臺。實驗結(jié)果表明,系統(tǒng)實現(xiàn)了對試驗電源老化電流的精確控制,確保了并聯(lián)支路間功率分配平衡;完成了老化能量的回饋,實現(xiàn)了單位功率因數(shù)運(yùn)行要求。達(dá)到了經(jīng)濟(jì)、環(huán)保、節(jié)能、高效的目的,具有廣闊的工程實際應(yīng)用推廣價值。 【關(guān)鍵詞】：開關(guān)電源 節(jié)能老化 并聯(lián)均流 高頻PWM逆變 DSP
【學(xué)位授予單位】：中南大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2008
【分類號】：TM910
【目錄】：

• 摘要3-4
• ABSTRACT4-9
• 第一章 緒論9-18
• 1.1 直流穩(wěn)壓電源概述9-11
• 1.2 直流穩(wěn)壓電源節(jié)能老化試驗的重要性和必要性11-12
• 1.3 直流穩(wěn)壓電源的老化試驗技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀12-14
• 1.3.1 電阻耗能式12-13
• 1.3.2 相控有源逆變式13-14
• 1.3.3 節(jié)能回饋型電子負(fù)載14
• 1.4 電力電子技術(shù)的發(fā)展14-17
• 1.4.1 電力電子器件的發(fā)展15-16
• 1.4.2 脈沖寬度調(diào)制(PWM)控制技術(shù)的廣泛應(yīng)用16
• 1.4.3 PWM軟開關(guān)、多電平電路的應(yīng)用16-17
• 1.5 本文主要研究內(nèi)容17-18
• 第二章 中小功率直流電源節(jié)能老化試驗系統(tǒng)結(jié)構(gòu)18-31
• 2.1 節(jié)能老化試驗系統(tǒng)特點18-19
• 2.1.1 系統(tǒng)能量流分析18-19
• 2.1.2 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計需要解決的問題19
• 2.2 電壓源串并聯(lián)均流控制技術(shù)19-24
• 2.2.1 串并聯(lián)均流試驗方案19-20
• 2.2.2 電源串并聯(lián)電路簡化模型20-22
• 2.2.3 電源并聯(lián)均流實現(xiàn)原理22-24
• 2.3 電流控制電壓調(diào)節(jié)器的硬件實現(xiàn)24-31
• 2.3.1 電流控制電壓調(diào)節(jié)器的技術(shù)要求24-25
• 2.3.2 PWM集成控制器NCP120025-26
• 2.3.3 PWM反饋控制電路26-28
• 2.3.4 電流控制電壓調(diào)節(jié)器硬件電路28-31
• 第三章 能量回饋并網(wǎng)逆變電路的分析與設(shè)計31-48
• 3.1 單相高頻PWM整流逆變電路31-33
• 3.2 主電路參數(shù)設(shè)計33-38
• 3.2.1 交流側(cè)濾波電感的設(shè)計33-36
• 3.2.2 直流側(cè)二次諧波濾波器的設(shè)計36-37
• 3.2.3 直流側(cè)支撐電容的設(shè)計37
• 3.2.4 主電路其他參數(shù)的設(shè)計37-38
• 3.3 PWM整流逆變電路的數(shù)學(xué)模型38-42
• 3.3.1 變流器的數(shù)學(xué)模型38-40
• 3.3.2 電源老化電流控制數(shù)學(xué)模型40-42
• 3.4 雙閉環(huán)直接電流控制策略的分析與設(shè)計42-48
• 3.4.1 PWM整流逆變器控制策略42-44
• 3.4.2 交流內(nèi)環(huán)控制系統(tǒng)設(shè)計44-46
• 3.4.3 直流外環(huán)控制系統(tǒng)設(shè)計46-47
• 3.4.4 滯環(huán)電流控制系統(tǒng)設(shè)計47-48
• 第四章 系統(tǒng)的仿真研究及分析48-63
• 4.1 MATLAB/SIMUlink簡介48-49
• 4.2 系統(tǒng)仿真模型的建立49-52
• 4.2.1 電源串并聯(lián)仿真模型49-50
• 4.2.2 單相并網(wǎng)逆變主電路仿真模型50
• 4.2.3 控制電路仿真模型50-51
• 4.2.4 電源串并聯(lián)電路與逆變電路接口設(shè)計51-52
• 4.3 系統(tǒng)仿真參數(shù)52-55
• 4.3.1 主電路仿真參數(shù)52-53
• 4.3.2 控制電路仿真參數(shù)53-55
• 4.4 仿真結(jié)果及分析55-63
• 4.4.1 并網(wǎng)逆變電路仿真結(jié)果及分析55-59
• 4.4.2 老化系統(tǒng)仿真結(jié)果及分析59-63
• 第五章 基于TMS320F2812DSP的控制系統(tǒng)實現(xiàn)63-82
• 5.1 TMS320F2812適于變流器控制的特點63-68
• 5.1.1 TMS320F2812概述63-64
• 5.1.2 片內(nèi)外設(shè)的中斷擴(kuò)展(PIE)64-65
• 5.1.3 模數(shù)轉(zhuǎn)換器(ADC)65
• 5.1.4 事件管理器(EV)65-68
• 5.2 控制系統(tǒng)硬件電路實現(xiàn)68-73
• 5.2.1 控制系統(tǒng)硬件電路總體結(jié)構(gòu)68
• 5.2.2 TMS320F2812 DSP系統(tǒng)68-69
• 5.2.3 電流檢測電路69-70
• 5.2.4 電網(wǎng)電壓同步檢測電路70-72
• 5.2.5 故障處理電路72-73
• 5.2.6 光電隔離和電平轉(zhuǎn)換電路73
• 5.3 控制系統(tǒng)軟件開發(fā)73-82
• 5.3.1 系統(tǒng)主程序與定時器下溢中斷程序74-76
• 5.3.2 數(shù)字鎖相環(huán)DPLL76-80
• 5.3.3 系統(tǒng)保護(hù)和故障診斷程序80-82
• 第六章 實驗裝置結(jié)構(gòu)及結(jié)果分析82-88
• 6.1 實驗裝置結(jié)構(gòu)及電路參數(shù)82-84
• 6.1.1 實驗裝置結(jié)構(gòu)82-83
• 6.1.2 實驗電路主要元件及參數(shù)83
• 6.1.3 實驗裝置實物圖83-84
• 6.2 實驗結(jié)果及分析84-88
• 6.2.1 直流側(cè)實驗波形及分析84-86
• 6.2.2 交流側(cè)實驗波形及分析86-88
• 第七章 總結(jié)88-90
• 7.1 結(jié)論88-89
• 7.2 后續(xù)工作89-90
• 參考文獻(xiàn)90-94
• 致謝94-95
• 攻讀碩士學(xué)位期間參加科研項目和發(fā)表論文情況95

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