基于dsp的電源數(shù)字控制研究

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1、南京航空航天大學(xué)碩士學(xué)位論文摘要微電子集成技術(shù)的發(fā)展為電力電子控制技術(shù)提供了新的思路，由六十年代的分立元件發(fā)展到后來(lái)的集成電路、大規(guī)模集成電路、微處理器等，為功率變換的控制帶來(lái)了極大的方便。由此產(chǎn)生的數(shù)字控制方法因其可重復(fù)性強(qiáng)、耐用性強(qiáng)、適應(yīng)性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，越來(lái)越受到人們的重視。本文采用數(shù)字信號(hào)處理器DSP建立數(shù)字控制平臺(tái)，將開關(guān)電源的控制數(shù)字化，取得了良好的控制效果。本文的主體由三個(gè)部分組成，分別在第二、三、四章進(jìn)行闡述。第二章介紹了DSP芯片的產(chǎn)生發(fā)展，對(duì)不同生產(chǎn)廠家生產(chǎn)的DSP芯片性能做了詳細(xì)的介紹。本文主要使用了兩種DSP芯片，分別為Motorola公司的DSP56F83

2、23和TI公司的TMS320LF2407A。第二章在介紹過(guò)芯片性能之后，又分別就兩種芯片的外圍電路設(shè)計(jì)做了詳細(xì)的介紹。最后對(duì)兩種芯片的性能做了分析對(duì)比。第三章主要介紹單相功率因數(shù)校正的數(shù)字控制方法。首先簡(jiǎn)單總結(jié)了諧波污染對(duì)電網(wǎng)的危害，指出了功率因數(shù)校正的必要性，并且介紹了目前常用的功率因數(shù)校正控制方法。其次對(duì)單相功率因數(shù)校正功率電路中的主要元器件參數(shù)進(jìn)行了設(shè)計(jì)和選擇。最后建立了單相BoostPFC電路的數(shù)學(xué)模型，介紹了數(shù)字調(diào)節(jié)器的設(shè)計(jì)方法，并進(jìn)行了仿真和實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。第四章主要介紹三電平逆變器的數(shù)字控制方法。首先，分析介紹了空間矢量控制在三相三電平逆變器控制中的應(yīng)用，采用了一種簡(jiǎn)

3、單的空間矢量算法，簡(jiǎn)化了實(shí)時(shí)計(jì)算。然后分析了不同空間矢量對(duì)直流電容電壓的影響，提出了一種直流側(cè)電容電壓平衡的方法。最后對(duì)提出的算法進(jìn)行了仿真驗(yàn)證。第一章為緒論，主要介紹了電力電子技術(shù)，電源控制技術(shù)，以及數(shù)字控制技術(shù)的發(fā)展情況，介紹了課題的研究背景和研究目的。第五章為全文小結(jié)，總結(jié)了整個(gè)課題的研究?jī)?nèi)容，并提出課題的沿繼研究工作設(shè)想。關(guān)鍵詞：數(shù)字控制，數(shù)字信號(hào)處理器，功率因數(shù)校正，三電平逆變器，空間矢量控制南京航空航天大學(xué)碩士學(xué)位論文目錄第一章緒論11.1電力電子技術(shù)概述11.2數(shù)字信號(hào)處理概述21.3課題背景和研究目的21.4本文研究的主要內(nèi)容3第二章數(shù)字控制器的原理及硬件構(gòu)成

4、52.1引言52.2DSP芯片的概述52.3DSP56F8323芯片及其外圍電路設(shè)計(jì)72.3.1DSP56F8323芯片介紹72.3.2DSP56F8323外圍電路設(shè)計(jì)92.3.2.1供電電路92.3.2.2BDM調(diào)試工具102.3.2.3復(fù)位電路112.3.2.4串口電路112.4TMS320LF2407A芯片及其外圍電路設(shè)計(jì)112.4.1TMS320LF2407A芯片介紹112.4.2TMS320LF2407A外圍電路設(shè)計(jì)132.4.2.1供電電路142.4.2.2時(shí)鐘電路142.4.2.3存儲(chǔ)器接口電路152.5本章小結(jié)15第三章數(shù)字功率因數(shù)校正193.1引言193.2

5、功率因數(shù)和功率因數(shù)校正（PFC）203.3BoostPFC電路的控制方法213.4數(shù)字PFC硬件電路設(shè)計(jì)233.4.1PFC主功率電路的拓樸結(jié)構(gòu)233.4.2主功率電路元件參數(shù)設(shè)計(jì)與選擇243.4.2.1設(shè)計(jì)要求243.4.2.2升壓電感設(shè)計(jì)243.4.2.3輸出電容選擇2565南京航空航天大學(xué)碩士學(xué)位論文3.4.2.4功率管開關(guān)管和二極管的選擇253.4.3數(shù)字控制器硬件資源分配263.5BoostPFC數(shù)字控制器設(shè)計(jì)273.5.1電壓環(huán)設(shè)計(jì)283.5.1.1設(shè)計(jì)目標(biāo)283.5.1.2電壓環(huán)功率級(jí)的數(shù)學(xué)模型293.5.1.3電壓環(huán)數(shù)學(xué)模型的離散化313.5.2前饋電壓Vff

6、的計(jì)算323.5.3電流環(huán)設(shè)計(jì)343.5.3.1電流環(huán)功率級(jí)數(shù)學(xué)模型353.5.3.2電流環(huán)數(shù)學(xué)模型的離散化353.5.4數(shù)字PI調(diào)節(jié)器363.5.5軟件方案設(shè)計(jì)393.6仿真與實(shí)驗(yàn)413.6.1MATLAB仿真413.6.2系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)433.7本章小結(jié)46第四章三電平逆變器的數(shù)字控制474.1引言474.2空間矢量三電平逆變器的控制方法484.2.1三電平逆變器的工作模式484.2.2空間矢量調(diào)制524.3直流側(cè)電壓平衡564.4硬件設(shè)計(jì)594.4.1逆變橋主電路設(shè)計(jì)594.4.2箝位二極管的選擇604.4.3輸出濾波器設(shè)計(jì)604.4.4功率模塊驅(qū)動(dòng)隔離電路614.5仿真及試

7、驗(yàn)結(jié)果614.6本章小結(jié)63第五章結(jié)束語(yǔ)655.1全文小結(jié)655.2進(jìn)一步工作展望65參考文獻(xiàn)67攻讀碩士期間發(fā)表的論文70致謝7165南京航空航天大學(xué)碩士學(xué)位論文第一章緒論1.1電力電子技術(shù)概述[1],[2],[3]電力電子技術(shù)（PowerElectronics）是二十一世紀(jì)重要的關(guān)鍵技術(shù)之一。美國(guó)電氣和電子工程師協(xié)會(huì)（IEEE）對(duì)電力電子技術(shù)的闡述是：“有效地使用電力半導(dǎo)體器件，應(yīng)用電路和設(shè)計(jì)理論以及分析開發(fā)工具，實(shí)現(xiàn)對(duì)電能的高效能變換和控制的一門技術(shù)，它包括電壓、電流、頻率和波形等方面的變換?！盵