随着电力电子技术的发展,对大功率、高性能的开关电源要求也越来越高。功率因数校正(PFC)技术是当前电力电子技术研究的热点问题。大多数电力电子装置通过整流器与电网接口,而传统的二极管或晶闸管整流装置会产生大量的谐波电流,对电网造成污染。许多国家和国际组织相继制定了一系列限制用电设备谐波的标准。有源功率因数校正技术能够有效的消除整流装置的谐波,因此具有广泛的应用前景。 本文首先分析了开关电源的发展现状及发展要求,详细地阐述了开关电源的基本构成和基本组态。然后研究了ZVT-Boost软开关PFC电路的基本结构、基本工作原理及软开关实现原理,在此基础上确定了主电路结构,并制定了控制系统方案。 鉴于功率要求,本文采用两级PFC电路。因此对常见的DC-DC变换器的拓扑结构、原理特性进行分析。并针对各自的变换器建立了简化模型,基于所建立的模型分析了变换器的特性,列出各变换器的优缺点及在设计开关电源时的选用原则。最后,对所设计的系统进行了仿真分析。 本文根据用户的要求研究设计了一种大功率高性能开关电源。该开关电源分为前级和后级,前级为采用BOOST结构的单相有源功率因数校正电路,后级为采用移相控制软开关技术的全桥变换器。最后研制出了实验样机,并给出了实验样机的功率因数校正电路和移相全桥软开关变换电路的实验波形。
上传时间: 2013-04-24
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近年来随着能源短缺和供电设备对供电电源的性能和可靠性要求的提高,逆变电源并联运行技术得到了大力发展。在逆变电源并联技术中,最重要的是如何限制模块间的环流,并使并联模块最终达到同步运行。传统方法被证明已经不能满足要求,随着DSP数字信号处理器运算速度越来越快,将DSP应用到逆变电源并联系统中已经成为一种趋势。本文在比较了国内外的并联系统控制策略的基础上,提出了将工业自动化领域热门的现场CAN总线技术引用到系统中,实现了真正的分布式控制和并联逆变电源系统的智能化,提高了实际运行中系统的可靠性。在研究和分析了单台三相逆变电源的数学模型的基础上,设计了基于SVPWM调制和电压闭环反馈控制的三相逆变电源,作为并联系统的基础。在并联运行技术的研究中,重点分析了并联系统的环流特性,电压特性和功率特性,提出了一种基于CAN总线的功率均分控制策略。仿真结果证明,这种方法对于环流的抑制和并联模块的同步运行是行之有效的。针对并联逆变电源系统,本文设计了CAN总线的接口电路和相应的通信模块,并在DSP上实现,确保了在并联运行过程中数据传输的完整性和实时性。最后在TMS320LF2407平台上,给出了逆变器控制和并联相关的硬件电路和软件流程图,并用MATLAB对本文涉及到的关键算法进行了仿真分析,给出了相应的波形。
上传时间: 2013-06-08
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本课题为电流型高电压隔离电源,它是基于交流电流母线的分布式系统,能够整定短路电流,适应高电压工作环境的隔离电源。本论文介绍了该课题的应用场合,简要介绍了分布式系统的种类及各自优势,以及已有的电流型副边稳压电路相关的研究成果,并在此基础上提出了本课题的研究目标。 本篇论文主要针对课题方案的三个方面进行论述,分别阐述如下: 一,母线电流产生系统与电流型副边开关电路的匹配问题,包括各部分电路的功能介绍、电流型副边开关电路的小信号等效电路的建模、高电压隔离变压器及磁元件的选择; 二,模块体积小型化有利于高压部件的设计安装和EMS防护。为了省去体积较大的辅助电源部分,本课题采用了副边电路自供电的方式。在低压自供电方式下,利用比较器、TLA31等器件产生多路同步三角波以及开关驱动PWM脉冲。对自供电方式下的三角波振荡器进行比较,并对三角波振荡器电路模块进行了建模以及系统反馈补偿; 三,在本方案中实现了电流源拓扑的同步整流技术,利用PMOS管替代续流二极管,减小了电路的损耗、散热器的使用以及模块的体积。 本篇论文对本课题设计的核心部分进行了比较详细的介绍和分析,具体的参数计算方法也一一列出。最终,论文以研究目标为方向,通过一系列的改进措施,基本实现了课题要求。
上传时间: 2013-06-24
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高频开关电源系统具有体积小、重量轻、高效节能、输出纹波小等优点,现已开始逐步成为现代电源系统的主流。但是在传统的开关电源技术中,它通常是采用模拟电路来实现电压或电流控制的。近年来,随着数字信号处理技术的日益完善、成熟,微处理器/微控制器和数字信号处理器性价比的不断提高,数字控制在以实现复杂的控制策略,采用数字控制具有更高的稳定性、可靠性和灵活性,并本文对开关电源的常用拓扑结构、模糊控制、模糊PID控制理论、PWM产生原理进行了研究,在此基础上设计了一种新型数字化的开关电源系统。该系统以TMS320LF2407为控制核心,利用模糊PID控制,建立电压环单环控制结构,直接生成数字PWM波形,经过IR2118驱动主电路的功率开关管(MOSFET)。 本系统采用模糊PID控制策略。该控制策略既能发挥模糊控制的动态响应快、超调量小、较好的适应性的特点,又能发挥PID控制的稳态精度高的优点,能较好的适应开关电源的非线性,实时性控制的需要。整个电源系统以DSP为控制核心,用单个TMS320LF2407 DSP芯片来集中实现电源输出调压和过压过流保护等要灵活地选择不同的控制功能。 另外,本文按照高频开关电源的设计步骤,采用基于DSP的数字控制方式,最后对本开关电源主电路进行了PID控制和模糊PID控制的对比仿真研究。仿真结果表明这种控制策略具有很好的控制性能,算法实现比较简单,同时控制模块设计简单,可靠性高,是一种比较实用、易于实现的控制算法。
上传时间: 2013-07-01
上传用户:candice613
变频电源具有低损耗和高效率等显著优点,其性能的优劣直接关系到整个系统的安全性和可靠性指标,随着工业上变频电源的广泛应用,对其性能参数的检测也越来越重要,因此对变频电源设备输出电参数进行测量方面的研究具有重要的意义。 论文综述了国内外各种交流变频电参数测量系统的研究现状和应用技术,根据变频设备的工作机理和输出特性,提出了系统的总体设计方案。由于变频设备的输出范围广且变化快,并且国内大部分参数测量设备都是针对工频进行设计的,基于此本文采用高速的数字处理器和改进的算法来进行控制实现。 论文首先给出了各电参数测量的国际标准和理论基础,重点分析了如何通过希尔波特变换来实现频率的测量。为了滤除不需要的高次谐波并精确的测量频率,建立了FIR滤波器模型,通过MATLAB编程进行了数字仿真,验证了算法的正确性;利用周期法进行了其它电参数的测量实现,并在Labview 中进行了仿真,作为辅助分析软件具有快速直观的特点并有很大的通用性。 在理论分析和仿真的基础上,论文设计了基于TMS320F2812 DSP的控制系统,并结合原理图介绍了各模块运行原理;重点分析了如何利用CPLD来实现时序控制的功能,并给出了VHDL设计的程序和仿真结果。最后进行软件程序上的设计,对各部分进行了程序分析和设计,各模块结构相互关联,具有很好的扩展性和移植性。
上传时间: 2013-04-24
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开关电源具有体积小、重量轻、效率高、发热量低、性能稳定等优点,广泛应用于电子整机与设备中,在以往的AC-DC电路中,由二极管组成的不可控整流器与电力网相接,为在电网中会产生大量的电流谐波和无功功率而污染电网,使得功率因数较低。为了提高AC-DC电路输入端的功率因数,采用了功率因数校正。 本文采用TMS320F2812实现开关电源的功率因数校正,分析了DSP实现功率因数校正的控制方法和具体实现,对于软件中参数的标么值实现进行了理论推导,为了使输出功率在输入电压变化的一定范围内保持不变,采用了前馈电压,对于数字PI调节环采用了抑制积分饱和的方法,以防止系统失控。 论文中通过对AC-DC整流电路和加入Boost功率因数校正后的电路进行了Matlab的仿真,通过输入电压和输入电流波形的比较,可以很容易地看到功率因数的提高。 在具体的电路实现中,采用霍尔元件检测输入电感电流、输入电压和输出电压,经过DSP的A/D采样后,在DSP内部经过程序计算,输出PWM波形驱动MOSFET的开通与关断,使输入电感电流波形与输入电压波形一致。 本文实现了系统仿真,给出了仿真波形,分析了硬件设计电路并完成了电路的局部仿真,软件编程方面给出了主程序和各个子程序的软件流程图,提出了以后研究的方向。
上传时间: 2013-06-17
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文章开篇提出了开发背景。认为现在所广泛应用的开关电源都是基于传统的分立元件组成的。它的特点是频率范围窄、电力小、功能少、器件多、成本较高、精度低,对不同的客户要求来“量身定做”不同的产品,同时几乎没有通用性和可移植性。在电子技术飞速发展的今天,这种传统的模拟开关电源已经很难跟上时代的发展步伐。 随着DSP、ASIC等电子器件的小型化、高速化,开关电源的控制部分正在向数字化方向发展。由于数字化,使开关电源的控制部分的智能化、零件的共通化、电源的动作状态的远距离监测成为了可能,同时由于它的智能化、零件的共通化使得它能够灵活地应对不同客户的需求,这就降低了开发周期和成本。依靠现代数字化控制和数字信号处理新技术,数字化开关电源有着广阔的发展空间。 在数字化领域的今天,最后一个没有数字化的堡垒就是电源领域。近年来,数字电源的研究势头与日俱增,成果也越来越多。虽然目前中国制造的开关电源占了世界市场的80%以上,但都是传统的比较低端的模拟电源。高端市场上几乎没有我们份额。 本论文研究的主要内容是在传统开关电源模拟调节器的基础上,提出了一种新的数字化调节器方案,即基于DSP和FPGA的数字化PID调节器。论文对系统方案和电路进行了较为具体的设计,并通过测试取得了预期结果。测试证明该方案能够适合本行业时代发展的步伐,使系统电路更简单,精度更高,通用性更强。同时该方案也可用于相关领域。 本文首先分析了国内外开关电源发展的现状,以及研究数字化开关电源的意义。然后提出了数字化开关电源的总体设计框图和实现方案,并与传统的开关电源做了较为详细的比较。本论文的设计方案是采用DSP技术和FPGA技术来做数字化PID调节,通过数字化PID算法产生PWM波来控制斩波器,控制主回路。从而取代传统的模拟PID调节器,使电路更简单,精度更高,通用性更强。传统的模拟开关电源是将电流电压反馈信号做PID调节后--分立元器件构成,采用专用脉宽调制芯片实现PWM控制。电流反馈信号来自主回路的电流取样,电压反馈信号来自主回路的电压采样。再将这两个信号分别送至电流调节器和电压调节器的反相输入端,用来实现闭环控制。同时用来保证系统的稳定性及实现系统的过流过压保护、电流和电压值的显示。电压、电流的给定信号则由单片机或电位器提供。再次,文章对各个模块从理论和实际的上都做了仔细的分析和设计,并给出了具体的电路图,同时写出了软件流程图以及设计中应该注意的地方。整个系统由DSP板和ADC板组成。DSP板完成PWM生成、PID运算、环境开关量检测、环境开关量生成以及本地控制。ADC板主要完成前馈电压信号采集、负载电压信号采集、负载电流信号采集、以及对信号的一阶数字低通滤波。由于整个系统是闭环控制系统,要求采样速率相当高。本系统采用FPGA来控制ADC,这样就避免了高速采样占用系统资源的问题,减轻了DSP的负担。DSP可以将读到的ADC信号做PID调节,从而产生PWM波来控制逆变桥的开关速率,从而达到闭环控制的目的。 最后,对数字化开关电源和模拟开关电源做了对比测试,得出了预期结论。同时也提出了一些需要改进的地方,认为该方案在其他相关行业中可以广泛地应用。模拟控制电路因为使用许多零件而需要很大空间,这些零件的参数值还会随着使用时间、温度和其它环境条件的改变而变动并对系统稳定性和响应能力造成负面影响。数字电源则刚好相反,同时数字控制还能让硬件频繁重复使用、加快上市时间以及减少开发成本与风险。在当前对产品要求体积小、智能化、共通化、精度高和稳定度好等前提条件下,数字化开关电源有着广阔的发展空间。本系统来基本上达到了设计要求。能够满足较高精度的设计要求。但对于高精度数字化电源,系统还有值得改进的地方,比如改进主控器,提高参考电压的精度,提高采样器件的精度等,都可以提高系统的精度。 本系统涉及电子、通信和测控等技术领域,将数字PID算法与电力电子技术、通信技术等有机地结合了起来。本系统的设计方案不仅可以用在电源控制器上,只要是相关的领域都可以采用。
上传时间: 2013-06-29
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三垦电气开关电源控制IC Sanken公司STR-E1500 系列是由高次谐波对策用前置变换器(PFC)和后置DC/DC变换器共同组合在一起的混
上传时间: 2013-05-28
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电力线通信技术利用分布广泛的低压电力线作为通信信道,实现internet高速互连,为用户提供互联网访问、视频点播等服务,形成包括电力在内的“四网合一”,目前正受到人们的关注。利用该技术,可以在居民区内建立宽带接入网,也可以利用遍布家庭各个房间的电源插座组成家庭局域网。但是电力线是传输电能的,因此通过电力线传输数据有许多的问题需要解决。 OFDM(正交频分复用)技术是实现电力线通信的一项热门技术。OFDM采用添加循环前缀的技术,能有效地降低ICI(信道间干扰)和ISI(码间干扰)。同时通过使用正交的子信道,大大提高了频谱资源利用率。FPGA作为可编程逻辑器件,具有设计时间短、投资少、风险小的特点,而且可以反复修改,反复编程,直到完全满足需要,具有其他方式无可比拟的方便性和灵活性,能够加速数字系统的研发速度。本文着重研究了OFDM同步技术在FPGA上的实现。本论文主要是在项目组工作的基础上构造双路信号数据纠正算法流程,提出最佳采样点与载波相位估计算法,完善中各个子模块算法的硬件设计流程。内容安排如下:第一章介绍OFDM(正交频分复用)技术的发展历史、技术原理。第二章介绍了PLD的分类、工艺和结构特点,以及FPGA的开发环境、开发流程和Verilog语言的特点。第三章对OFDM系统的同步模块进行详细的阐述。第四章是OFDM同步算法的在FPGA上的实现,对各个子模块进行仿真,给出了仿真波形图和系统性能分析。最后,第五章总结了全文的工作,对OFDM技术的实现需要进一步完善的方面与后续工作进行了探讨。
上传时间: 2013-04-24
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近年来,随着UPS电源的广泛使用,对UPS电源的监控要求也越来越高,而嵌入式系统的使用和Internet的普及,使得这种需求成为可能。将嵌入式系统和Internet结合用于UPS电源网络监控是一种必然趋势,它可以借助Internet网络完成对UPS电源现场的监控任务,从而将监控扩展到更广的空间。目前,基于嵌入式系统的网络监控已经成为监控领域研究的一个热点。 本课题以UPS电源为监控对象,在综合分析UPS电源、嵌入式系统、CAN总线的基础上,从实际应用出发,对嵌入式技术在UPS电源网络监控系统的应用进行了深入研究。通过对比和分析工业监控网络的现状之后,确定采用基于Internet和CAN总线的嵌入式系统对UPS电源进行网络监控,完成了基于Linux操作系统的监控系统开发。在监控系统硬件设计中,主控芯片选用了SAMSUNG公司低功耗高性能的ARM9系列的S3C2410,CAN控制器使用了新型的独立CAN控制器MCP2510,网络控制器选用了Cirrus公司的CS8900,并完成了CAN接口模块、以太网接口模块和人机交互模块的设计。软件设计中移植了嵌入式Linux操作系统和嵌入式图形用户界面,以及对MCP2510驱动的开发,由于系统要实现网络浏览和大量的数据交换,引入了嵌入式服务器Web server和嵌入式数据库SQLite,方便了数据的管理,提高了浏览速度。 经实验调试,该UPS电源网络监控系统能够通过浏览器对UPS电源运行状态、故障等信息进行监控、统计和查询,实现了小体积,低功耗,高性能的网络监控。该网络监控系统的研究具有广阔的应用前景,对其它工业监控网络也具有一定的指导和借鉴意义。
上传时间: 2013-04-24
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