【摘 要】
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大功率开关电源是工业生产中重要的电能供给环节,其功率水平、能耗水平、电能的质量、智能化程度等方面不断的提高都对工业生产起到了推动作用。微处理器不断的发展和广泛的
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大功率开关电源是工业生产中重要的电能供给环节,其功率水平、能耗水平、电能的质量、智能化程度等方面不断的提高都对工业生产起到了推动作用。微处理器不断的发展和广泛的应用促进了电力电子变换器控制技术从模拟控制向数字控制转变。本文是根据具体项目的要求,通过对移相全桥DC/DC变换器的分析和研究,进行基于DSP的开关电源数字控制系统的分析设计。
电源控制器的设计通常要基于数学模型进行,常见的开关电源建模方法通常只考虑系统中的主要参数,而忽略了开关的非线性因素、杂散参数因素等的影响。这样近似得到的传递函数数学模型与实际电路模型的特性存在较大差距,在此基础上的控制器设计必然与实际相差很大。如果在建模的过程中考虑到各种因素的影响,建模的难度和复杂程度虽然增加,但对良好控制器的设计却颇为有利。为了减小数学模型与实际电路特性间的差异支持控制器设计,又不过分增加建模的难度和模型的复杂程度,本文从提高数学模型和电路模型响应特性一致程度的角度考虑,采用了一种在原始数学模型基础上加入修正环节的方法,得到更为接近实际电路动态特性的系统数学模型。通过对原始数学模型和实际电路模型响应特性进行比较,基于两者间的响应特性差异定性分析了修正环节的结构,通过大量的定量仿真分析对修正环节的参数进行了整定,修正后的系统数学模型相对于修正前的原始数学模型,其响应特性与电路模型更加接近。被控对象数学模型的精确程度越高,基于同样的方法设计出来的控制器也会更加的理想。
本文的工作还包括以下几个方面:(1)分析了移相控制方式全桥变换器的工作过程,对系统进行了分析建模;(2)采用修正后的数学模型,基于频域分析进行了PI控制器的参数设计,搭建电路模型进行了仿真分析,对设备软启动以及工作占空比范围进行了分析;(3)分析了数字PI控制器的结构和工作原理,编写相关程序并给出了系统的工作过程以及主要程序的流程图,论述了基于DSP的事件管理器实现移相PWM脉冲信号的方法及IGBT门极驱动的实现;(4)进行了实验平台的搭建和相关实验工作,试验结果和设计取得了较好的一致。
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