基于SPWM技术的测试电源的研究和设计

基于SPWM技术的测试电源的研究和设计

论文摘要

测试电源用于电能表、互感器等机电元件的校验。本文设计了一种以微处理器89C51为核心,SPWM控制器SA4828为主体的数字逆变测试电源。该电源采用全数字控制,结构简单、控制灵活,为测试电源产品的开发给出了一种全新的设计方法。智能化控制是目前国内外的一个研究热点,本设计中控制核心采用性价比高的C51系列单片机。采用高速度,高性能的微处理器进行处理、存储和比较,实现一些高效率的控制方法,同时实施迅速有效的保护功能。在调制方法上采用流行的正弦脉宽调制(SPWM),为了改善设备的性能,提高设备的效率,采用了先进的全数字化控制脉宽调制芯片SA4828代替原来的模拟控制脉宽调制芯片HEF4752,SA4828是Mitel公司生产的三相SPWM波形产生器,它可提供高质量,全数字的三相脉宽调制波形,同时为了提高驱动与保护的快速性与准确性,采用了高性能的驱动与保护芯片。在供电电路上采用JS158,它是专为设计逆变装置而又使用IPM的嵌入式系统级开关电源。文中介绍SA4828的原理及其应用在逆变器中的软、硬件设计方法。此文中,先搭建了高精度逆变测试电源的单相电实验平台并得到了得到了理想的试验波形,在此基础上,利用了MATLAB/SIMULINK仿真环境建立了三相逆变电源系统的仿真模型,用以验证控制方案的可行性和有效性。结果表明:采用了本文设计的数字化控制的逆变测试电源可以获得稳定的电压输出,符合测试电源的设计要求。数字化的测试电源最终实现了自动调节,自动检测,自动诊断和自动保护等功能,基本实现了智能控制的要求。

论文目录

  • 摘要
  • ABSTRACT
  • 第一章 绪论
  • 1.1 引言
  • 1.2 国内外研究现状及趋势
  • 1.2.1 逆变电源研究的技术现状
  • 1.2.2 逆变电源技术研究的发展趋势
  • 1.3 本文的研究目的及内容
  • 第二章 SPWM控制原理
  • 2.1 PWM概述
  • 2.2 PWM波形的基本原理
  • 2.3 SPWM的调制方式
  • 2.4 SPWM实现方式
  • 第三章 智能控制电路硬件及软件设计
  • 3.1 系统控制结构
  • 3.2 系统构成
  • 3.3 脉宽调制专用芯片SA4828的主要特点及控制方法
  • 3.3.1 PWM波发生芯片比较
  • 3.3.2 SA4828主要特点
  • 3.3.3 SA4828管脚说明及内部结构图
  • 3.3.4 SA4828提供的三种标准调制波形分析
  • 3.3.5 提高工作性能
  • 3.3.6 SA4828芯片的控制方法
  • 3.3.7 脉冲延时与窄脉冲删除功能
  • 3.4 SA4828和单片机的连接与软件实现
  • 3.4.1 SA4828硬件连接方案
  • 3.4.2 SA4828软件实现
  • 3.5 通信通道部分的设计
  • 3.6 测试电源内部供电系统
  • 第四章 缓冲和保护电路
  • 4.1 IGBT的特性
  • 4.1.1 动态特性
  • 4.1.2 静态特性
  • 4.2 逆变电路中的缓冲电路
  • 4.2.1 缓冲电路介绍
  • 4.2.2 IGBT过压的原因及抑制
  • 4.3 过电流保护电路
  • 4.3.1 IGBT过流保护的必要性
  • 4.3.2 造成短路的原因
  • 4.3.3 设计短路保护电路要求
  • 4.3.4 短路保护的几种检测方法
  • 4.3.5 短路保护的运用
  • 4.4 电源系统故障保护电路
  • 4.4.1 逻辑控制
  • 4.4.2 故障保护电路
  • 4.5 散热器的选择
  • 第五章 电路仿真
  • 5.1 仿真软件的介绍
  • 5.2 MATLAB简介
  • 5.2.1 动态仿真工具Simulink
  • 5.2.2 电力系统仿真工具箱SimPower
  • 5.3 系统仿真模型的建立
  • 5.4 仿真结果及其分析
  • 5.5 对引入FIR数字滤波器仿真结果及分析
  • 5.5.1 输出电压的稳态精度仿真
  • 5.5.2 输出电压误差收敛速度仿真
  • 5.5.3 该控制方案的优缺点分析
  • 第六章 关于本设计的几点说明
  • 6.1 全文总结
  • 6.2 心得体会
  • 6.3 设计中的不足
  • 6.4 进一步工作展望
  • 参考文献
  • 致谢
  • 攻读学位期间发表的学术论文
  • 相关论文文献

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