基于DSP的助航灯恒流调光器的设计

论文摘要

机场助航灯光系统是确保飞机在夜间或较低能见度情况下在航空港正常起降的必要目视助航设施。助航灯光系统的工作状况、可靠性、应急性与飞机起降和滑行的安全紧密相关。恒流调光器作为供电电源与隔离变压器、灯具(灯)共同组成机场灯光照明系统。目前国内生产的调光器还是使用单纯的可控硅移相调压技术,将切割后的波形直接输出。因为可控硅的自身特性而使输出的正弦波产生损缺,含有大量的高次谐波,加快了灯光系统中电缆和变压器的老化速度,并对灯光系统周围的通讯等设备产生干扰,降低了机场系统运行的可靠性,也对电网造成了污染。放弃相控方案,代之以高频调制技术解决此电力公害问题己势在必行。本文首先介绍了助航灯光系统的作用及结构组成,恒流调光器的发展阶段及目前我们机场主要应用的产品,并指出了存在的缺点,确定了应用全控型电子开关IGBT代替SCR可控硅的交流斩波调压的控制方案来设计恒流调光器。本文选择了基于DSP的全数字式控制方法,结合高频PWM脉宽调制信号,电流负反馈,数字PI控制实现恒流调光器的恒流控制。整个系统共分为三部分:交流调压主电路部分;DSP硬件平台及部分弱电电路;软件部分。整个系统三部分联合工作,DSP硬件平台根据程序设定,发出50kHz的PWM开关信号,控制核心根据逻辑控制要求,进行逻辑运算,把四路控制信号送入驱动电路,控制调压主电路IGBT的开关工作;系统程序采用MMB程序组态软件来编写,主要完成系统软启动,电流采样并计算电流偏差,数字滤波,数字PI自动恒流控制,故障保护,实时参数显示等功能。本课题设计的基于DSP的恒流调光器,原理明确,设计合理,实验室试验证明方案可行,恒流精度高,保护动作迅速、准确,具有很大的实际开发价值。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 助航灯光系统的介绍
• 1.2 助航灯光系统设计要求
• 1.3 恒流调光器（CCR）的发展现状
• 1.4 电力公害的介绍
• 1.4.1 谐波公害
• 1.4.2 功率因数公害及其抑制措施
• 本章小结
• 第二章 IGBT 的发展及交流调压技术
• 2.1 可控硅的介绍
• 2.2 IGBT 的简介
• 2.2.1 IGBT 的结构
• 2.2.2 IGBT 的工作特性
• 2.2.3 IGBT 的主要参数
• 2.2.4 IGBT 的攀住效应
• 2.2.5 IGBT 的安全工作区
• 2.2.6 IGBT 器件型号选择
• 2.3 AC/AC 变化技术
• 2.3.1 整周波通断控制技术
• 2.3.2 相位控制调压技术
• 2.3.3 斩波控制技术
• 2.4 交流斩波调压技术的应用
• 2.4.1 交流斩波控制调压原理
• 2.4.2 几种交流斩波调压电路结构
• 2.4.3 斩控式交流调压器的输出电压特点
• 2.5 课题主调压电路和控制方式的选用
• 2.6 脉宽调制（PWM）
• 本章小结
• 第三章 恒流调光器的硬件电路设计
• 3.1 IGBT 驱动电路及保护
• 3.1.1 驱动功率的考虑
• 3.1.2 IGBT 驱动电路的设计要求
• 3.1.3 几种典型IGBT 栅极驱动方式
• 3.2 驱动器选择及驱动电路的设计
• 3.2.1 驱动器的分类
• 3.2.2 M57962L 的介绍及驱动电路的设计
• 3.2.3 栅极驱动电阻的选择
• 3.3 电流、电压检测电路
• 3.3.1 电流传感器
• 3.3.2 电流、电压真有效值的测量
• 3.4 系统的安全保护
• 3.4.1 过流情况下的保护措施
• 3.4.2 对恒流调光器的启动过电流及工作故障的保护
• 3.4.3 过热保护
• 3.5 逻辑控制要求及控制信号的实现
• 3.6 输出电压滤波电路设计
• 3.6.1 输出电压频率成份分析
• 3.6.2 输出滤波器的设计计算
• 本章小结
• 第四章 核心控制系统的设计
• 4.1 TMS320F2812 DSP 硬件平台
• 4.2 数字PI 控制
• 4.3 系统控制程序流程图
• 本章小结
• 第五章 MMB 程序组态
• 5.1 MMB 特点
• 5.2 MMB 编程特点
• 5.3 MMB 编程步骤
• 5.3.1 需求分析和选型
• 5.3.2 装配
• 5.3.3 调试和演化
• 5.4 组态程序的编辑与调试
• 5.4.1 组态程序编辑
• 5.4.2 组态程序调试
• 5.4.3 实时曲线显示
• 5.5 实验结果
• 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 附录A 构件库一览表
• 附录B 助航灯恒流调光器的组态实例
• 攻读硕士学位期间发表的学术论文
• 致谢