小型逆变电镀电源系统的建模和控制技术研究

论文摘要

设计了小型电镀电源的主电路和控制电路。对电镀电源系统进行了建模，在此基础上设计了模拟电流控制器和电压控制器，给出了仿真结果。最后将模拟控制器离散化，推导出电镀电源的数字控制算法，并把该控制算法运用到了DSP控制的小型数字化电镀电源控制系统中。主电路的设计包括高频变压器的设计、输入整流滤波电路的设计和输出整流滤波电路的设计。根据设计要求，计算出主电路中各元器件的参数值，选择了合适的元器件，给出了变压器的具体设计步骤。采用状态空间平均法对半桥型电镀电源主电路进行建模，得到半桥型变换器的稳态和低频小信号等效模型，根据该模型，为半桥型电镀电源电路设计了单极点-单零点型电流控制器和双极点-双零点型电压控制器。运用MATLAB／Simulink建模仿真软件建立了系统的仿真模型，对系统进行了仿真分析。采用双线性变换法对所设计的模拟电流控制器和电压控制器离散化，推导出相应的数字控制算法。控制电路的设计包括控制电路的硬件电路设计和软件设计。在硬件电路设计中设计了电压、电流的采样电路和IGBT的驱动电路等；在软件设计中选用TI公司的TMS320LF2407芯片作为核心控制芯片，实现了小型电镀电源的数字控制，给出了DSP控制电镀电源主程序流程图和控制算法实现的程序流程图。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 选题的目的和意义
• 1.2 国内外研究动态
• 1.3 本课题的实现方案
• 1.4 本文的主要研究内容
• 第二章 小型电镀电源主电路的设计
• 2.1 小型电镀电源主电路的拓扑结构
• 2.2 变压器的设计
• 2.3 输入整流管的选择
• 2.4 输入滤波电容的选择
• 2.5 高频开关管的选择
• 2.6 输出整流管和RC吸收网络
• 2.7 输出滤波器的设计
• 第三章 小型电镀电源系统的建模及控制算法研究
• 3.1 小型电镀电源系统的建模
• 3.1.1 半桥型电路小信号数学模型的建立
• 3.1.2 半桥型电镀电源模拟控制器设计
• 3.2 小型电镀电源数字控制算法的推导
• 3.2.1 数字控制器的连续化设计技术
• 3.2.2 模拟控制器的离散化方法
• 3.2.3 采样周期的选择
• 3.2.4 数字控制算法的推导
• 第四章 小型电镀电源的控制系统设计
• 4.1 控制电路的硬件设计
• 4.1.1 测量和信号采集电路设计
• 4.1.2 IGBT驱动电路的设计
• 4.1.3 保护电路设计
• 4.1.4 工作电源的设计
• 4.2 电镀电源的工作模式
• 4.3 控制系统的软件设计
• 4.3.1 系统初始化
• 4.3.2 PWM波产生程序
• 4.3.3 AD转换程序
• 4.3.4 电流电压调节程序
• 第五章 建模仿真实验结果分析
• 5.1 建模仿真参数
• 5.2 电流控制器仿真模型及结果分析
• 5.3 电压控制器仿真模型及结果分析
• 第六章 结论与展望
• 6.1 全文总结
• 6.2 工作展望
• 参考文献
• 攻读学位期间的研究成果
• 致谢