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DSP和模糊控制技术在在线式UPS中的应用研究

2020-12-01阅读(495)

DSP和模糊控制技术在在线式UPS中的应用研究

论文摘要

智能化、数字化、高频化、冗余并机技术和绿色化是现今UPS技术的五大发展趋势。在众多UPS中,在线式UPS性能最好且应用最广泛。但是,由于在线式UPS需要由市电整流得到直流电压,如果整流控制不佳,往往产生电网谐波污染,本文对在线式UPS整流升压环节的功率因数进行数字化控制,提高功率因数的同时减小在线式UPS对电网的污染,初步实现了在线式UPS的“绿色化”。工业控制特别是在开关电源领域,PID控制技术一直占据主导地位。传统在线式UPS的PFC模块使用PID补偿算法往往会产生一定程度的输出振荡,当振荡频繁时会严重影响PFC模块的使用寿命。近年来,模糊控制方法的研究与应用得到迅速发展,本文提出了一种新型的在线式UPS的PFC模块控制方法,即采用DSP数字化控制方式,并在控制中使用模糊控制算法来控制PFC模块。经实例验证,该方法能取得更好的效果,证明了该控制方案的可行性和有效性。本文首先介绍了功率因数校正的相关技术和目前所采用的各种控制方法,接着给出了采用模糊控制的原因及实现方式,包括PFC试验模块的设计目标和实现思路,然后描述了PFC模块的组成和各部分的主要功能,之后详细介绍了PFC模块的设计和实现过程,包括PFC实验板和DSP控制板,最后进行整体软件设计和测试。本文研究的主要目标是在DSP开发板上运用模糊控制算法控制PFC实验板上的IGBT以对输入电压电流进行控制,以此保证获得高的功率因数和稳定的输出。本文设计和实现的PFC控制器虽然还只是一个原型系统,但验证了模糊控制技术在开关电源领域的可行性和有效性,对相关的应用有较高的参考价值。

论文目录

  • 中文摘要
  • Abstract
  • 第一章 引言
  • 1.1 课题背景
  • 1.1.1 课题的提出
  • 1.1.2 解决方案
  • 1.2 本课题实现的目标和意义
  • 1.3 本文的工作内容和结构安排
  • 第二章 相关技术
  • 2.1 UPS 发展历程
  • 2.2 UPS 的发展趋势
  • 2.2.1 智能化
  • 2.2.2 高频化
  • 2.2.3 冗余并机技术
  • 2.2.4 数字化
  • 2.2.5 绿色化
  • 2.3 PFC 工作原理
  • 2.4 模糊控制简介
  • 2.4.1 模糊控制理论的研究与进展
  • 2.4.2 模糊控制研究目前存在的主要问题
  • 第三章 系统分析与总体设计
  • 3.1 硬件系统设计分析
  • 3.1.1 输入分析
  • 3.1.2 输出分析
  • 3.2 模糊控制器设计分析
  • 3.3 软件系统设计分析
  • 3.4 本章小结
  • 第四章 主电路参数设计
  • 4.1 主电路架构
  • 4.2 桥式整流器参数设计
  • 4.3 输入电容参数的设计
  • 4.4 储能电感器的设计
  • 4.5 输出电容器的设计
  • 4.6 IGBT 开关频率设计
  • 4.7 功率二极体参数设计
  • 4.8 IGBT 参数设计
  • 4.9 本章小结
  • 第五章 控制系统设计
  • 5.1 引言
  • 5.2 TMS320LF2407A 数字信号处理器简介
  • 5.2.1 TMS320LF2407A 功能模块及最小系统构成
  • 5.2.2 CPU 及总线结构
  • 5.2.3 存储器配置
  • 5.2.4 事件管理器模块
  • 5.3 控制系统模块分析
  • 5.3.1 电源模块
  • 5.3.2 时钟模块
  • 5.3.3 复位模块
  • 5.3.4 SDRAM 存储器扩展模块
  • 5.3.5 JTAG 模块
  • 5.3.6 键盘模块
  • 5.3.7 LED 模块
  • 5.3.8 BZ 模块
  • 5.3.9 A/D 采集模块
  • 5.3.10 MAX232 串行通讯模块
  • 5.3.11 PWM 输出电平转换模块
  • 5.4 主电路架构分析
  • 5.4.1 PFC 主架构电路
  • 5.4.2 PFC 驱动电路
  • 5.4.3 PFC 驱动电源
  • 5.5 硬件系统测试
  • 5.5.1 DSP 控制板硬件测试
  • 5.5.2 PFC 实验板硬件测试
  • 5.5.3 硬件测试小结
  • 5.6 本章小结
  • 第六章 PFC 模糊控制器设计
  • 6.1 输入输出量及隶属度函数的确定
  • 6.2 模糊控制规则库建立
  • 6.3 模糊推理
  • 6.4 去模糊化
  • 6.5 MATLAB模糊控制器仿真
  • 6.6 本章小结
  • 第七章 软件设计
  • 7.1 开发环境简介
  • 7.2 整体软件架构
  • 7.3 DSP 控制软件结构描述
  • 7.4 数字化PFC 控制器驱动程序设计
  • 7.4.1 计时器模块
  • 7.4.2 LED 模块
  • 7.4.3 AD 模块
  • 7.4.4 串口通讯模块
  • 7.5 PFC 模糊控制器软件架构
  • 7.6 模糊控制模块
  • 7.7 PC 端客户软件界面
  • 7.8 测试效果
  • 7.9 本章小结
  • 第八章 总结和展望
  • 8.1 总结
  • 8.2 展望
  • 参考文献
  • 第九章 附录A PFC 模块PCB 及实物图
  • 第十章 附录B TMS320LF2407A 芯片原理图
  • 攻读学位期间公开发表的论文
  • 致谢
  • 详细摘要

    • 相关论文文献

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