数字逆变电源控制技术研究

论文摘要

随着现代科技的迅速发展,逆变电源的应用越来越广泛。同时,各行各业对逆变电源的性能也提出了更高的要求。好的逆变电源要求输出波形不但具有高的稳态性能,还应具有快的动态响应。单一的控制策略很难同时满足这两方面的要求。因此,各种控制策略取长补短、相互渗透,构成复合控制器,是一种趋势所在。本文致力于逆变电源数字化控制技术的研究。首先对逆变电源系统进行了分析,建立了单相逆变电源的数学模型及MATLAB仿真模型,从逆变电源的输出特性分析出发,在深入研究模糊控制器和重复控制器基本原理及设计方法的基础上,提出将重复控制与模糊控制相结合组成复合控制策略,利用重复控制来提高系统的稳态精度,模糊自整定PI控制以提高系统的动态响应。MATLAB仿真结果表明该复合控制方案在线性负载和周期性非线性负载下均能获得良好的性能。最后进行了以高性能数字信号处理器TMS320F2812为控制核心的逆变电源控制系统的软硬件设计。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 研究背景及意义
• 1.2 数字控制电源优势
• 1.3 数字控制电源的控制方式
• 1.3.1 带有PWM 输出的单片机控制方式
• 1.3.2 带有PWM 输出的 DSP 控制方式
• 1.3.3 基于FPGA 控制方式
• 1.4 数字控制电源的发展前景
• 1.5 本章小结
• 第二章 数字逆变电源分析与建模
• 2.1 逆变电源简介
• 2.2 逆变电源工作原理
• 2.2.1 PWM 原理
• 2.2.2 SPWM 分析
• 2.3 单相SPWM 逆变电源的电路模型
• 2.4 数字控制系统
• 2.4.1 采样
• 2.4.2 零阶保持器
• 2.4.3 A/D 转换
• 2.4.4 D/A 转换
• 2.5 本章小结
• 第三章 数字控制系设计
• 3.1 模拟化设计法
• 3.2 逆变电源控制器的设计
• 3.2.1 主电路模型分析
• 3.2.2 PID 控制
• 3.2.3 电流电压双闭环设计
• 3.3 本章小结
• 第四章 逆变电源模糊控制研究
• 4.1 模糊控制介绍
• 4.2 模糊控制的基本原理
• 4.2.1 模糊控制原理
• 4.2.2 模糊控制器的组成
• 4.2.3 模糊化
• 4.2.4 知识库
• 4.2.5 推理机
• 4.2.6 去模糊化
• 4.3 模糊控制器设计
• 4.3.1 模糊PID 控制结构
• 4.3.2 控制规律
• 4.3.3 输入量和控制量的论域及模糊参考集
• 4.3.4 模糊关系矩阵
• 4.3.5 模糊判决
• 4.3.6 输出模糊查询表
• 4.4 模糊PI 控制仿真研究
• 4.4.1 仿真模型
• 4.4.2 仿真波形
• 4.4.3 结果分析
• 4.5 本章小结
• 第五章 逆变电源重复控制研究
• 5.1 重复控制的基本思想
• 5.2 重复控制器的结构及其分析
• 5.2.1 重复信号发生器
• 5.2.2 补偿器C（z）
• -N'>5.2.3 周期延迟环节Z^-N
• 5.3 重复控制系统性能分析
• 5.3.1 稳定性分析
• 5.3.2 误差收敛速度
• 5.3.3 稳态误差
• 5.4 重复控制器设计
• 5.5 模糊重复复合控制
• 5.5.1 仿真模型
• 5.5.2 仿真波形
• 5.5.3 仿真结果分析
• 5.6 本章小结
• 第六章 逆变电源系统设计
• 6.1 逆变电源硬件设计
• 6.1.1 TMS320F2812 DSP 介绍
• 6.1.2 事件管理器模块
• 6.1.3 A/D 转换模块
• 6.1.4 A/D 采样电路
• 6.1.5 驱动电路
• 6.1.6 保护电路
• 6.2 逆变电源软件设计
• 6.2.1 开发环境CCS 简介
• 6.2.2 控制系统软件设计
• 6.2.3 SPWM 信号产生
• 6.2.4 模糊控制软件实现
• 6.2.5 重复控制软件实现
• 6.3 本章小结
• 第七章 全文总结
• 7.1 主要结论
• 7.2 研究展望
• 参考文献
• 致谢
• 攻读硕士学位期间已录用的论文