【摘 要】
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在电子技术快速发展的背景下,越来越多的设备对电源提出了更高的要求,主要是在于稳定性以及可靠性方面。数控技术能够在稳定性和可靠性方面对系统进行提升,并且有着较为灵活的控制算法,而且在后期检查方面更加的简单,便于维护,另外还有着可移植的特点。因此,研究一种基于FPGA的DC-DC数控电源对提高电源的稳定性和可靠性有着重要意义。本文首先对数控开关电源的关键技术进行了分析,其中包括电源功率拓扑结构、DC-
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在电子技术快速发展的背景下,越来越多的设备对电源提出了更高的要求,主要是在于稳定性以及可靠性方面。数控技术能够在稳定性和可靠性方面对系统进行提升,并且有着较为灵活的控制算法,而且在后期检查方面更加的简单,便于维护,另外还有着可移植的特点。因此,研究一种基于FPGA的DC-DC数控电源对提高电源的稳定性和可靠性有着重要意义。本文首先对数控开关电源的关键技术进行了分析,其中包括电源功率拓扑结构、DC-DC变换器控制方式和数控PID控制算法,通过对比分析确定了单端反激式变换器作为本文所设计电源的功率拓扑,其控制方式为电流型控制模式,并将位置式PID作为本文的控制算法;接着对数控开关电源存在的主要问题进行分析,针对这些问题对变压器中磁芯形状和材质等几个方面因素的影响进行分析,本文重新设计了功率电路模块,包括RCD钳位电路、输出滤波电路、FPGA芯片外围电路等;然后在电源的控制环路设计中提出了一种新型的DPWM控制电路结构,并在FPGA中进行实现;最后绘制系统电路图,制作电源样机,对样机的输出电压、电流和功率等性能等方面进行了分析和测试。本文软件部分主要从通信、测量、状态分析、功率控制四个部分来阐述系统设计的具体算法实现。其中,通信部分主要实现上位机与FPGA之间的数据交换。测量部分主要实现对输出电流、电压、功率等重要模拟量的数据采集以及计算和校正。状态机设计部分主要分析了数控电源系统的几种工作状态,并研究了系统各个工作状态及状态间的切换在算法上的实现。功率控制部分详细描述了本系统设计的主功率电路以及环路控制算法。最后,将本次设计的基于FPGA的DC-DC数控电源制作了样机,并对样机进行了实际测试,获得测试数据。实验表明:电源输出电压纹波不超过1%,环路表现出了比较良好的动态性能,电路的可靠性和稳定性比较高。图[35]表[9]参[50]
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