电容器（串联谐振）交流耐压试验系统变频电源的研究

论文摘要

文章简单的分析了调频式串联谐振耐压试验系统的电路特性,在频率由低到高的调节过程中低次谐波一旦谐振,输出波形就会严重畸变。提出基于重复控制算法的分段同步单极性SPWM方法进行调频电源的调制,保证了电源大范围变频调压过程中低次谐波少,波形质量高,具有理想单极性SPWM的效果,且开关损耗小。对于谐振回路的频率跟踪,本文提出一种基于TMS320C2812的数字锁相环的实现方法,与传统的频率跟踪方法(集成锁相环CD4046为核心的模拟电路)相比,具有跟踪速度快、跟踪频率准确、抗干扰能力强等有点。在理论分析的基础上,设计了一套基于TMS320C2812 DSP数字控制器的串联谐振交流耐压试验系统模型样机。样机的仿真结果表明,采用单极性SPWM调制方式实现的自动调频电源输出电压正负半波对称性好,相位稳定,波形正弦度高;验证了数字锁相环具有稳定性好、精度较高的特点。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 1 绪论
• 1.1 交流耐压试验概述
• 1.1.1 现场高压试验方法
• 1.1.2 串联谐振交流耐压试验系统介绍
• 1.2 国内外发展情况
• 1.2.1 国外发展现状
• 1.2.2 国内发展现状
• 1.3 本文研究内容
• 2 耐压系统的电路特性
• 2.1 串联谐振电路的分析
• 2.2 耐压系统的工作原理
• 2.3 耐压系统的电路特性分析
• 2.4 耐压试验击穿电流分析
• 3 变频电源的控制策略
• 3.1 PWM 技术综述
• 3.2 SPWM 的原理
• 3.3 SPWM 调制方式的分析
• 3.4 SPWM 控制波形的实现方法
• 3.4.1 利用模拟电路生成 SPWM 脉冲
• 3.4.2 利用软件编程方法生成 SPWM 控制脉冲
• 3.5 SPWM 信号的具体实现
• 3.5.1 事件管理模块
• 3.5.2 三角波载波的生成
• 3.5.3 基准正弦信号产生
• 3.5.4 PWM 信号生成
• 3.6 死区的产生和补偿
• 3.7 重复控制技术
• 3.7.1 重复控制技术的原理分析
• 3.7.2 重复控制器的设计原则
• 3.7.3 重复控制器的结构
• 3.7.4 重复控制系统性能分析
• 4 频率自动跟踪的实现
• 4.1 锁相环工作原理
• 4.2 锁相环的结构
• 4.2.1 鉴相器
• 4.2.2 低通滤波器
• 4.2.3 压控振荡器
• 4.3 数字锁相环
• 4.3.1 数字锁相环的基本工作原理
• 4.3.2 基于 TMS320C2812 的数字锁相环（DPLL）的设计
• 4.3.3 基于 PID 调节的频率跟踪控制实现
• 4.3.4 常规 PID 控制算法
• 4.3.5 数字 PID 控制算法
• 5 系统设计
• 5.1 系统主电路设计
• 5.1.1 样机装置的主要技术参数
• 5.1.2 主电路元件参数计算
• 5.1.3 主电路结构
• 5.2 系统控制回路的设计
• 5.2.1 控制系统的总体设计方案
• 5.2.2 电平转换电路
• 5.2.3 复位电路
• 5.2.4 驱动电路
• 5.2.5 系统保护电路
• 5.2.6 采样电路
• 5.2.7 电容电压过零检测电路
• 5.2.8 键盘及显示接口电路
• 6 软件
• 6.1 系统主程序
• 6.2 SPWM 信号的产生
• 6.3 重复控制部分
• 6.4 AD 采样部分
• 6.5 系统频率自动跟踪的实现
• 7 试验结果
• 7.1 系统仿真模型的建立
• 7.2 系统仿真结果
• 结论
• 参考文献
• 致谢
• 攻读学位期间已发表的学术论文及科研成果