数字电源自抗扰控制系统研究

论文摘要

近几年来数字电源的发展十分迅速,随着元器件的小型化、高速化,电源的控制部分正在向数字化方向发展。数字化使得电源控制部分的智能化,原件的通用化,电源动作状态的远距离监控成为了可能。从电源市场的发展趋势来看,数字电源的使用越来越广泛,然而,在电源反馈回路的控制过程中,目前基本上采用常规PID控制算法对系统的反馈信号进行控制。此控制算法不能很好地满足控制效果。针对此特点,本文设计了一个基于TMS320F2812(DSP)为主要控制核心器件,在系统控制回路中,运用先进的控制算法即自抗扰控制算法。通过对负载的电压、电流、频率进行检测调整,来实现对数字电源系统的控制。本文根据课题设计的任务要求,完成部分硬件电路的设计:CPU的选择,外围电路的设计等同时采用自抗扰与经典PID相结合的算法来实现对不同负载进行控制。算法的仿真采用S函数编程实现,算法的实际编程采用C语言离散编程实现,信号采集与主控系统的软件是在CCS开发环境下采用C语言编写的,采用模块化程序设计。在此基础上,建立了实际单相光伏逆变电源的自抗扰控制ADRC设计应用系统。仿真和实际设计系统的测量表明,采用该算法的控制系统具有高精度稳态输出波形,抗干扰能力强,具有优良的动态性能,较好的鲁棒性,并且有很好的应用前景。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 1. 绪论
• 1.1 研究背景及意义
• 1.2 数字电源的研究现状
• 1.3 数字逆变电源系统概述
• 1.4 论文研究的主要内容
• 2. 数字逆变电源控制策略及ADRC 算法模型
• 2.1 数字逆变电源控制策略
• 2.1.1 数字电源系统构成
• 2.1.2 空间电压矢量原理分析
• 2.1.3 矢量坐标变换
• 2.2 自抗扰控制模型分析
• 2.2.1 控制算法选择
• 2.2.2 ADRC 控制技术及其原理
• 2.3 数字逆变电源的ADRC 仿真
• 2.3.1 逆变电路建模
• 2.3.2 逆变电源算法控制实现
• 2.3.3 ADRC 控制算法仿真
• 2.3.4 逆变电源ADRC/PID 仿真分析
• 2.4 本章小结
• 3. 数字电源ADRC 的硬件设计
• 3.1 控制器的选择
• 3.1.1 核心控制器简介
• 3.1.2 DSP 的中断系统
• 3.1.3 片上外设
• 3.2 处理器外围电路设计
• 3.2.1 调理电路设计
• 3.2.2 逆变电路
• 3.2.3 电压及频率采集电路
• 3.2.4 键盘设定显示和通信电路
• 3.2.5 光电隔离及继电器保护电路
• 3.2.6 过流保护电路
• 3.3 本章小结
• 4. 数字电源ADRC 控制系统软件设计与开发
• 4.1 系统软件集成开发环境
• 4.2 软件程序处理
• 4.2.1 键盘处理
• 4.2.2 信号的A/D 采集
• 4.2.3 PID 控制器模块设计
• 4.2.4 ADRC 离散算法编程实现
• 4.2.5 系统时钟设置
• 4.3 软件可靠性设计
• 4.3.1 软件多余物
• 4.3.2 覆盖
• 4.3.3 设置看门狗
• 4.4 程序烧写
• 4.4.1 程序烧写方法
• 4.4.2 Flash 烧写步骤
• 4.5 本章小节
• 5. ADRC 控制系统应用设计案例分析
• 5.1 单相光伏电源系统设计
• 5.2 逆变电源系统测试分析
• 5.3 本章小节
• 6. 基于DSP 电源ADRC 控制系统的调试分析
• 6.1 实验设备连接调试
• 6.2 实际调试和输出波形
• 6.3 本章小节
• 7. 结论与展望
• 7.1 结论
• 7.2 展望
• 参考文献
• 附录：硕士研究生学习阶段发表论文
• 致谢