舰船航行数据监测系统直流电源的改进设计与实现

发布时间：2021-11-06 18:06

　　舰船航行数据监测系统（VMS）是一套用于记录和处理舰船航行过程中重要信息参数的智能化监测系统。随着新型VMS的系统结构以及运行方式越来越复杂,对其直流电源的鲁棒性、可靠性和电磁兼容性有了更高的要求。为了满足新型VMS的供电需求,本文针对现役舰船VMS直流电源存在的问题,研究了全桥变换器的新型拓扑结构、数字化控制方法以及电磁兼容性等,设计了基于TM320F28335的移相全桥ZVS倍流整流变换器。首先,本文阐述了开关电源的发展历程,并介绍了全桥变换器和开关电源电磁兼容的国内外研究现状。其次,提出了直流电源的总体设计方案,选定隔离型全桥倍流整流变换器拓扑作为主电路结构;完成了主电路、驱动电路、采样隔离电路以及辅助电源等原理图设计,并利用Saber搭建主电路时域仿真模型验证了电路结构和参数的合理性。再次,深入研究基于TM320F28335的数字控制器软件设计,在CCS6.0开发平台上完成了ePWM配置、ADC中断服务子程序、数字滤波器以及模糊PID控制器等代码的编译与调试。然后,从电磁干扰的三要素出发,讨论了主电路传导干扰的耦合路径和基于阻抗特性的高频建模方法,并通过Saber对主电路高频模... 

【文章来源】：西安电子科技大学陕西省 211工程院校 教育部直属院校

【文章页数】：103 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
符号对照表
缩略语对照表
第一章 绪论
    1.1 选题背景和意义
    1.2 开关电源发展历程
    1.3 全桥变换器研究现状
    1.4 开关电源电磁兼容研究现状
    1.5 本文的主要研究内容
第二章 移相全桥ZVS倍流整流变换器硬件设计
    2.1 总体设计方案
    2.2 变换器工作原理分析
        2.2.1 PWM控制方式分析
        2.2.2 工作过程分析
        2.2.3 同步整流控制逻辑分析
    2.3 主电路参数计算及元器件选型
        2.3.1 输入整流滤波电路设计
        2.3.2 高频变压器设计
        2.3.3 全桥逆变电路
        2.3.4 倍流整流电路设计
        2.3.5 主电路仿真与分析
    2.4 驱动电路设计
        2.4.1 移相全桥MOS管驱动电路设计
        2.4.2 同步整流管驱动电路设计
    2.5 采样隔离电路设计
    2.6 辅助电源设计
    2.7 本章小结
第三章 数字控制器软件设计与实现
    3.1 软件运行总流程
    3.2 移相脉冲及同步脉冲程序设计
        3.2.1 ePWM模块概述
        3.2.2 PWM程序设计
    3.3 模糊PID控制器设计
    3.4 ADC程序设计
        3.4.1 ADC模块简介
        3.4.2 ADC中断服务程序设计
    3.5 程序调试
        3.5.1 调试平台
        3.5.2 调试结果
    3.6 本章小结
第四章 实验平台搭建及EMC分析
    4.1 开关电源EMC分析
    4.2 主电路传导干扰建模及仿真分析
        4.2.1 传导干扰耦合路径分析
        4.2.2 电路元件高频建模
        4.2.3 DM和CM噪声分离
        4.2.4 传导干扰仿真分析
    4.3 PCB电磁兼容建模仿真及优化设计
        4.3.1 PCB的电磁辐射基本理论
        4.3.2 Ansoft Designer场仿真原理
        4.3.3 PCB近场辐射仿真分析
        4.3.4 PCB布局走线优化原则
        4.3.5 PCB优化后仿真结果
    4.4 电源实验平台
    4.5 本章小结
第五章 实验结果及分析
    5.1 功能实测结果及分析
        5.1.1 全桥驱动信号测试
        5.1.2 变压器原副边信号测试
        5.1.3 采样隔离电路与电压反馈控制测试
        5.1.4 倍流同步整流电路调试
    5.2 性能实测结果及分析
        5.2.1 电压调整率测试
        5.2.2 负载调整率测试
        5.2.3 动态响应测试
        5.2.4 工作效率测试
    5.3 测试过程中遇到的典型问题
    5.4 本章小结
第六章 总结与展望
参考文献
致谢
作者简介


【参考文献】：
期刊论文
[1]电动汽车开关电源电磁兼容优化设计方法[J]. 汪泉弟,安宗裕,郑亚利,彭河蒙,李旭.  电工技术学报. 2014(09)
[2]开关电源电磁辐射干扰的建模与仿真[J]. 崔旭升,李建雄,陈治通,杨庆新,牛萍娟.  电源技术. 2014(05)
[3]开关电源传导干扰建模与仿真分析[J]. 鲍敬源,崔杨,王硕威,邱紫敬.  舰船电子工程. 2014(02)
[4]一种抑制副边寄生振荡的宽范围软开关全桥变换器[J]. 陈仲,刘沙沙,史良辰.  中国电机工程学报. 2013(15)
[5]反激式开关稳压电源传导干扰研究[J]. 余凯,廖惜春.  通信电源技术. 2012(02)
[6]开关电源的射频传导发射分析及预测[J]. 阎毓杰,樊友文,杨华荣.  水电能源科学. 2010(05)
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[9]开关电源的发展及技术趋势[J]. 丘涛文.  电力技术. 2008(06)
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硕士论文
[1]移相全桥变换器的损耗分析与效率优化[D]. 娄庆庆.东南大学 2016
[2]移相全桥倍流同步整流DC/DC变换器研究[D]. 龚晓江.南京理工大学 2013
[3]基于单片机的高频开关电源的研究[D]. 郑金.东北大学 2009
[4]基于PCB板的电磁兼容分析与改进[D]. 葛晶晶.中北大学 2009
[5]开关电源传导干扰仿真分析[D]. 童跃光.山东大学 2007
[6]高速PCB的信号完整性、电源完整性和电磁兼容性研究[D]. 李小平.四川大学 2005



本文编号：3480284