基于双PWM变换器的单相交流稳压电源的设计

论文摘要

针对电网电压波动造成电压不稳、边远地区长期电压不足、一些高精密仪器设备需要高稳定的电源等问题,本文通过分析各类交流稳压电源的优缺点,最终选择补偿型交流稳压电源作为课题实施方式。与同等容量的其它类型电源相比,补偿型稳压电源的主电路中各种元器件的容量要小得多,大大节约了成本和减小了设备的体积、重量。本文介绍了基于双PWM变换器的补偿型交流稳压电源,给出了主电路拓扑,对其中的核心部分单相电压型PWM整流器和单相全桥电压型逆变器的主电路组成和参数计算,工作原理和控制策略均进行了详细论述。应用PWM整流器代替二极管不控整流,既减少对电网的谐波污染,又可以实现能量双向流动。对PWM整流器,采用了固定开关频率的直接电流控制方法中的预测电流控制,提高了电流响应速度,电压电流双闭环控制保证了直流侧电压稳定和交流侧电流跟踪电网电压。电压外环采用PI调节,电流内环采用比例调节。逆变器的输出电压是补偿电压,与稳压电源的输入电压串联叠加得到稳压电源的输出电压。为了实现对逆变器输出电压的稳定可靠控制,采用了电压单闭环PI调节方式,反馈量为输出电压有效值。利用Matlab/Simulink仿真工具,对所设计的电源进行仿真,验证参数设计并进一步优化,验证了控制策略,为工程设计打下基础。针对DSP TMS320LF2407A的性能特点和外设资源,设计电源系统的软件控制算法,实现数字化控制。仿真和实验结果对设计进行了初步验证,能够初步满足设计指标,为一下阶段实用化作了必要准备。

论文目录

• 致谢
• 中文摘要
• ABSTRACT
• 1 绪论
• 1.1 课题研究背景
• 1.2 交流稳压电源的发展和几种主要类型的介绍
• 1.2.1 交流稳压电源的发展
• 1.2.2 几种主要类型的交流稳压电源
• 1.3 本课题交流稳压电源的主要技术指标
• 1.4 论文的主要内容
• 2 稳压电源的主电路设计
• 2.1 稳压电源的主电路
• 2.1.1 稳压电源的主要结构
• 2.1.2 稳压电源的主电路拓扑
• 2.2 稳压电源的功率流动分析
• 2.3 主电路参数计算
• 2.3.1 开关器件
• 2.3.2 逆变器输出滤波器
• 2.3.3 PWM整流器的其他主要器件
• 2.3.4 继电器K1、K2
• 2.4 小结
• 3 稳压电源的控制
• 3.1 PWM控制技术
• 3.2 单相全桥电压型逆变器的工作原理与控制
• 3.2.1 单相全桥电压型逆变器工作原理分析
• 3.2.2 正弦脉宽调制（SPWM）原理
• 3.2.2.1 单极性和双极性SPWM
• 3.2.2.2 SPWM控制算法
• 3.2.3 单相全桥电压型逆变器的控制
• 3.2.3.1 开环控制
• 3.2.3.2 闭环控制
• 3.3 单相电压型PWM整流器的工作原理与控制
• 3.3.1 单相电压型PWM整流器工作原理分析
• 3.3.2 单相电压型PWM整流器的电压控制
• 3.3.3 单相电压型PWM整流器电流控制技术
• 3.3.3.1 间接电流控制
• 3.3.3.2 直接电流控制
• 3.4 控制系统硬件
• 3.4.1 开发模板
• 3.4.2 相关DSP功能模块
• 3.4.3 电压电流检测与调理电路
• 3.4.4 同步信号产生电路
• 3.5 小结
• 4 控制系统软件设计
• 4.1 CCS集成开发软件介绍
• 4.1.1 CCS代码生成工具
• 4.1.2 CCS集成开发环境（IDE）
• 4.2 数字PI控制算法
• 4.3 控制系统软件
• 4.4 小结
• 5 稳压电源的仿真和实验
• 5.1 稳压电源的仿真
• 5.1.1 仿真工具Matlab/Simulink简介
• 5.1.2 稳压电源仿真模型的建立
• 5.1.2.1 单相电压型PWM整流器的仿真模型
• 5.1.2.2 单相全桥电压型逆变器的仿真模型
• 5.1.2.3 稳压电源的仿真模型
• 5.1.3 仿真结果
• 5.1.3.1 单相电压型PWM整流器的仿真结果
• 5.1.3.2 单相全桥电压型逆变器的仿真结果
• 5.1.3.3 稳压电源的仿真结果
• 5.2 稳压电源的实验
• 5.3 小结
• 6 结论与展望
• 参考文献
• 作者简历
• 学位论文数据集