基于DSP的高频链逆变电源研究

论文摘要

随着民航技术的发展,航空领域对电源的小型化、数字化提出了更高的要求,高性能航空电源研究越来越受到关注。数字技术的应用简化了硬件电路,克服了模拟电路存在的诸多问题,使得所设计的航空电源不仅性能可靠,而且控制更加灵活。数字控制电源是当今航空电源产品的主要发展方向。本文提出了一种基于DSP的高频链逆变电源的实现方案,整个装置分为直流变换环节、逆变环节和DSP数字控制三部分。在分析比较多种直流变换器拓扑的基础上,直流变换环节选择了工程上广泛应用的并-并式双管正激变换器。并-并式变换器在保留了双管正激变换器原边电压应力低和可靠性高的同时,克服了其副边电压应力高、电压和电流脉动大以及变压器磁芯利用率不高的缺点。交错控制提高了变换器的等效开关频率,减小输出电流脉动。逆变环节选择单相桥式电路作为主电路拓扑,利用连续状态空间模型法对主电路进行建模分析,并设计合理的滤波参数,选择合适的开关管。数字控制部分采用双环控制,在电压瞬时值内环的基础上加上一个电压平均值外环来实现对输出波形的调整。这样内环通过瞬时值控制获得快速的动态性能,保证输出畸变率低,外环采用输出电压的平均值控制,具有较高的输出精度。文中在模拟域设计了内外环控制参数,并将其离散化。通过Pspice和Matlab仿真验证了主电路参数选择的合理性,初步确定了系统的控制参数。并设计了TMS320F2812为核心的控制电路,文中的控制程序和SPWM驱动采用C语言编写,并利用Matlab中的Embedded Target for TI C2000 DSP模块生成可直接移植到开发板的CCS工程文件。初步实验结果证明了该方案的可行性。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 电源技术的研究现状与发展方向
• 1.2 数字控制技术
• 1.3 本课题研究意义
• 1.4 本文研究内容
• 第二章 系统方案选择
• 2.1 拓扑选择
• 2.1.1 直流变换环节
• 2.1.2 逆变环节
• 2.2 本章小结
• 第三章 系统功率回路设计
• 3.1 直流变换环节
• 3.1.1 工作状态分析
• 3.1.2 电路参数设计
• 3.2 逆变环节
• 3.2.1 模型分析
• 3.2.2 电路参数设计
• 3.3 本章小结
• 第四章 系统控制回路设计
• 4.1 控制环节设计
• 4.1.1 正弦脉宽调制技术
• 4.1.2 数字SPWM 的实现
• 4.1.3 逆变器控制参数设计
• 4.1.4 控制回路硬件实现
• 4.2 辅助电路
• 4.2.1 驱动电路
• 4.2.2 信号检测与调理
• 4.2.3 保护电路
• 4.2.4 辅助电源
• 4.3 本章小结
• 第五章 系统软件设计
• 5.1 开发环境介绍
• 5.2 控制算法设计
• 5.3 MATLAB 生成DSP 程序
• 5.4 本章小结
• 第六章 仿真及实验结果分析
• 6.1 直流环节仿真
• 6.2 逆变环节仿真
• 6.3 部分实验波形分析
• 6.4 本章小结
• 总结
• 致谢
• 参考文献
• 作者简介