电力电子变换器DSP控制电路设计及其EMC研究

论文摘要

本论文主要对燃料电池用DC/AC变换器的主电路拓扑、脉宽调制(PWM)方式、控制系统硬件电路、控制策略以及电磁兼容(EMC)问题进行了研究。考虑到燃料电池(Fuel Cell)的特性和DC/AC变换器的应用场合,本文主要对单相DC/AC变换器做了研究。首先,针对单相DC/AC变换器,分析了它们的主电路拓扑结构、工作原理以及脉宽调制方式。其次,完成了DSP控制系统的软硬件设计。DC/AC变换器的控制系统硬件电路,主要包括DSP最小系统、电源系统、信号检测与调理电路、CAN通信以及SCI串口通信电路等。变换器控制策略则采用电压环控制,瞬时值电压以及有效值电压控制都采用PI调节,并且阐述了如何通过DSP实现PWM脉冲。另外本文还研究了DC/AC变换器控制电路板的电磁兼容(EMC)问题。针对一些电磁干扰(EMI)问题,提出了相应的抑制措施。主要研究了开关电源EMI滤波器的设计方法。最后,经过相关试验,给出了结论,也提出了今后需要进一步研究的方向。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第1章 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 本文选题意义与研究背景
• 1.3 燃料电池简介
• 1.4 DC/AC变换器数字控制技术
• 1.5 本文内容提要
• 第2章 DC/AC变换器主电路与调制方法研究
• 2.1 单相DC/AC变换器主电路拓扑
• 2.2 单相DC/AC变换器调制方法
• 2.2.1 PWM脉宽调制技术
• 2.2.2 正弦脉宽调制（SPWM）
• 2.2.3 规则采样法
• 2.2.4 单相三阶SPWM调制方法
• 第3章 DC/AC变换器DSP控制电路硬件设计
• 3.1 TMS320LF2407A简介
• 3.1.1 TMS320LF2407A的功能结构
• 3.1.2 TMS320LF2407A最小系统
• 3.1.3 基于DSP的控制系统硬件总体设计
• 3.2 控制系统的电源设计
• 3.2.1 控制系统电源的总体需求
• 3.2.2 电源模块的选择
• 3.2.3 电源模块的保护和滤波措施
• 3.3 电压、电流检测与调理电路设计
• 3.3.1 模数转换模块（ADC）概述
• 3.3.2 直流信号的检测与调理电路
• 3.3.3 交流信号的检测与调理电路
• 3.4 温度调理电路设计
• 3.5 CAN通讯系统的硬件设计
• 3.5.1 CAN总线概述
• 3.5.2 基于DSP的CAN节点的硬件设计
• 3.6 SCI串口通讯电路
• 第4章 DC/AC变换器DSP控制电路软件设计
• 4.1 控制方法选取
• 4.2 单相DC/AC变换器建模
• 4.3 模拟控制器设计
• 4.3.1 瞬时值内环设计
• 4.3.2 有效值外环设计
• 4.4 SPWM的软件实现
• 第5章 控制电路板的电磁兼容研究
• 5.1 电磁兼容（EMC）概述
• 5.2 DC/AC变换器控制系统的EMC环境分析
• 5.3 电源滤波器的设计
• 5.3.1 传统扼流圈
• 5.3.2 合成扼流圈
• 5.3.3 线路阻抗稳定网络（LISN）结构
• 5.3.4 滤波器阻抗失配原理
• 5.3.5 滤波器共差模电路结构分析
• 5.3.6 滤波器元器件参数计算
• 5.3.7 电源滤波器试验图
• 5.4 印刷电路板（PCB）级EMC设计
• 5.4.1 PCB设计的一般原则
• 5.4.2 地线电源线处理与去耦电容配置
• 5.5 软件抗干扰措施
• 第6章 试验结果与总结
• 6.1 试验结果
• 6.2 总结
• 6.3 下一步工作方向
• 致谢
• 参考文献
• 个人简历 在读期间发表的学术论文与研究成果