基于DSP的集中式电子镇流器的研究

论文摘要

节能降耗、可持续发展、环境保护等问题已成当今世界的一个重大战略课题。随着我国绿色照明和节能工程的实施,对电子镇流器也提出了愈来愈高的要求,不但要求其经济性,还对它的环保节能提出了更高的要求。为此本文研究设计出一种基于DSP的集中式电子镇流器,它不但具有功率因数高,对电网污染少的优点,而且节省元器件,便于集中管理。首先,本文在分析和研究荧光灯及电子镇流器的基本结构和工作原理的基础上,对比分析了两种传统集中供电方式的优缺点,并确定了本课题的设计方案—基于DSP控制的集中式电子镇流器。基于课题方案设计,本文设计了一种输入电压为160V～265V,输出电压为200V,输出功率为4500W的新型集中式电子镇流器。其次,在控制电路的设计中,本课题避免了传统的电子镇流器电路多采用的模拟控制芯片控制所带来的不便,选择采用了数字控制技术。课题以TI公司的TMS320C2812芯片为控制核心,在此基础上,对集中式电子镇流器的功率因数校正电路与半桥逆变电路的控制系统设计展开了分析。此外,本文利用MATLAB搭建了电子镇流器主电路的模型,在此基础上进行了逆变电路的建模与仿真工作,最后的仿真结果也表明了该电子镇流器在不同大小负载下不仅对电网的污染少,而且功率因数高。最后,本课题简单介绍荧光灯的集中监控技术—电力线载波技术,为后续工作做准备。本文从不同的角度对电子镇流器技术进行了探讨和研究,尤其是它的控制方法具有独特性,不但具有重要的理论意义,同时具有很好的应用前景。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 荧光灯概述
• 1.1.1 荧光灯的结构组成
• 1.1.2 荧光灯的发光机理与工作电路
• 1.1.3 荧光灯的负阻特性
• 1.1.4 荧光灯的高频工作特性
• 1.1.5 荧光灯的分类
• 1.2 电子镇流器概述
• 1.2.1 镇流器的作用
• 1.2.2 电子镇流器原理
• 1.2.3 电子镇流器的设计指标
• 1.2.4 电子镇流器与灯管的匹配
• 1.3 荧光灯照明系统的研究现状
• 1.4 选题的意义
• 1.5 本文主要工作
• 第2章 集中式电子镇流器的主电路设计
• 2.1 集中镇流方案的比较与选择
• 2.1.1 直流400V供电方式
• 2.1.2 交流20KHz供电方案
• 2.2 集中式电子镇流器总体结构
• 2.3 主电路设计及参数计算
• 2.3.1 EMI滤波电路
• 2.3.2 整流电路分析与设计
• 2.3.3 功率因数校正电路分析与设计
• 2.3.4 逆变电路分析与设计
• 2.3.5 谐振网络的拓扑分析
• 2.4 本章小结
• 第3章 集中式电子镇流器控制策略分析
• 3.1 APFC控制系统设计
• 3.1.1 APFC控制方法分析
• 3.1.2 APFC数字控制系统设计
• 3.2 半桥逆变电路控制系统设计
• 3.2.1 半桥逆变器的控制策略分析
• 3.2.2 半桥逆变器的PID控制策略
• 3.3 基于DSP的控制系统设计
• 3.3.1 控制系统硬件电路结构图
• 3.3.2 DSP控制芯片TMS320C2812简介
• 3.3.3 工作电源电路
• 3.3.4 电压电流采样调理电路
• 3.3.5 IGBT驱动电路设计
• 3.3.6 短路与欠压保护电路
• 3.3.7 通讯接口电路
• 3.4 本章小结
• 第4章 建模与仿真试验结果
• 4.1 仿真软件介绍
• 4.2 电子镇流器主电路图仿真模型
• 4.3 半桥逆变器的建模及其仿真
• 4.3.1 单相半桥逆变器的数学模型分析
• 4.3.2 数字PID的实现
• 4.3.3 PI控制器参数的确定
• 4.3.4 带负载电流前馈的双闭环逆变控制系统的仿真
• 4.4 仿真结果及分析
• 4.5 本章小结
• 第5章 系统软件设计
• 5.1 基于DSP控制的集中式电子镇流器主程序流程图
• 5.2 PWM产生程序
• 5.3 A/D采样程序
• 5.4 本章小结
• 第6章 荧光灯的电力线载波集中监控技术
• 6.1 电力线载波技术发展情况
• 6.2 基于电力线载波的电子镇流器硬件设计
• 6.2.1 结构框图
• 6.2.2 具体电路介绍
• 6.3 基于电力线载波的电子镇流器软件设计
• 6.3.1 软件总体设计方案
• 6.3.2 发送子程序
• 6.3.3 接收子程序
• 6.4 本章小结
• 第7章 总结与展望
• 7.1 总结
• 7.2 展望
• 参考文献
• 致谢
• 攻读学位期间的研究成果