基于DSP28335的静止式船舶岸电电源设计

发布时间：2017-05-25 20:01

  本文关键词：基于DSP28335的静止式船舶岸电电源设计，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：随着国内经济的高速增长,我国与国外的航运贸易大规模扩大,到访我国港口的船舶也越来越多。但是长期以来,靠港船舶都是采用船舶自带的柴油发电机组供电,造成了日益严重的环境问题。静止式船舶岸电电源凭借其优势逐渐受到人们的广泛关注,然而传统岸电电源还存在电源制式单一、保护措施不完备、带不平衡负载能力弱以及岸电系统的线制不匹配等问题。本文结合静止式船舶岸电电源的实际工程项目做了如下工作:依据静止式船舶岸电电源的研究现状及发展趋势,介绍静止式船舶岸电电源现有的几种拓扑结构和控制方法,阐述了课题的来源、研究意义及作者在课题中所承担的科研任务。通过对项目的技术指标、开发成本及开发周期的综合考虑,确定静止式船舶岸电电源的基本结构。其中,逆变电路并未使用传统的三相桥拓扑,而是采用了由三个单相桥构成的组合式逆变拓扑,提高了系统带不平衡负载的能力,并能输出380V/50Hz和440V/60Hz两种制式的电源。对于岸电系统的线制不匹配问题,给出了配出中性线的IT系统这一解决方案。其次,从静止式船舶岸电电源的工作原理出发,详尽推导了功率电路各部分的电气参数,并据此选择合适的功率器件。控制电路则基于研旭公司生产的DSP28335核心板进行外围电路设计。对于关键的驱动部分,控制板只负责输出±5V的驱动脉冲,脉冲调理由CONCEPT驱动板完成,这样不仅提高了驱动的可靠性,又缩减了开发周期。此外,还专门设计了功率模块的过压、过流及过热保护,保证了系统的安全稳定运行。在建立了静止式船舶岸电电源的小信号模型后,给出了电压电流双闭环控制策略,控制器基于传统的PI控制器做了些改进,有效提高了控制速度与精度。对于系统的软件实现,依据各部分的功能划分为若干功能子模块,进行模块化设计,给出各自的程序流程图。最后,对所设计的静止式船舶岸电电源设备进行了通电实验。实验结果表明设备运行正常,输入输出波形及THD等技术参数均符合设计要求,功率模块也得到了很好的保护。
【关键词】：静止式船舶岸电电源 线制匹配 组合式逆变器 保护设计 改进PI
【学位授予单位】：江苏大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：U653.95
【目录】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-10
• 第一章 绪论10-20
• 1.1 课题研究背景及意义10-11
• 1.2 静止式船舶岸电电源的研究现状及发展趋势11-17
• 1.2.1 静止式船舶岸电电源的研究现状及发展趋势11-13
• 1.2.2 静止式船舶岸电电源的拓扑结构13-15
• 1.2.3 静止式船舶岸电电源的控制技术15-17
• 1.3 课题来源及作者承担的科研任务17-18
• 1.3.1 课题来源17
• 1.3.2 课题研究意义17-18
• 1.3.3 作者承担的科研任务18
• 1.4 本文的主要内容18-20
• 第二章 静止式船舶岸电电源结构及其相关技术分析20-30
• 2.1 静止式船舶岸电电源的基本结构20-21
• 2.2 船舶岸电系统的供电模式21-23
• 2.2.1 低压船舶/低压岸电供电模式21-22
• 2.2.2 低压船舶/高压岸电供电模式22-23
• 2.2.3 高压船舶/高压岸电供电模式23
• 2.3 岸电系统的线制匹配23-27
• 2.3.1 岸上供电系统分析24-25
• 2.3.2 船舶电力系统分析25-27
• 2.3.3 线制不匹配解决方案27
• 2.4 岸电电源的电缆管理系统27-28
• 2.5 本章小结28-30
• 第三章 静止式船舶岸电电源的硬件设计30-52
• 3.1 功率电路的设计与器件选型30-42
• 3.1.1 整流电路30-32
• 3.1.2 直流滤波电路32-34
• 3.1.3 均压电路34-35
• 3.1.4 软启动电路35-36
• 3.1.5 放电电路36
• 3.1.6 逆变电路36-38
• 3.1.7 输出滤波电路38-41
• 3.1.8 隔离变压器41-42
• 3.2 控制电路的设计与器件选型42-50
• 3.2.1 控制系统平台简介42-43
• 3.2.2 fTMS320F28335核心板43-45
• 3.2.3 数字量输入输出电路45-46
• 3.2.4 信号采样调理电路46-47
• 3.2.5 驱动电路47-49
• 3.2.6 串口通讯电路49-50
• 3.3 本章小结50-52
• 第四章 功率模块的保护设计52-66
• 4.1 功率模块的过电压保护52-56
• 4.1.1 栅射极过电压保护52-53
• 4.1.2 集射极过电压保护53-56
• 4.2 功率模块的过电流保护56-58
• 4.2.1 过电流保护方案57-58
• 4.2.2 改进型软关断法58
• 4.3 功率模块的过热保护58-64
• 4.3.1 功率模块的损耗计算59-61
• 4.3.2 散热器的设计与选型61-63
• 4.3.3 风机设计63-64
• 4.4 本章小结64-66
• 第五章 静止式船舶岸电电源的控制系统设计及软件实现66-82
• 5.1 静止式船舶岸电电源的开环系统66-67
• 5.2 电压电流双闭环控制设计67-70
• 5.3 改进型PI调节器70-72
• 5.3.1 增量式PI算法70-71
• 5.3.2 改进型PI算法71-72
• 5.4 电压电流双闭环控制仿真72-74
• 5.5 静止式船舶岸电电源的软件实现74-81
• 5.5.1 主程序设计74-76
• 5.5.2 fSPWM波形的数字化实现76-79
• 5.5.3 fAD采样子程序79-80
• 5.5.4 过压过流保护子程序80
• 5.5.5 改进型PI控制子程序80-81
• 5.6 本章小结81-82
• 第六章 静止式船舶岸电电源的实验结果分析82-90
• 6.1 静止式船舶岸电电源外观图82
• 6.2 输入电压电流波形82-84
• 6.3 不可控整流输出波形84-85
• 6.4 fSPWM驱动波形85
• 6.5 缓冲电路波形85-86
• 6.6 输出电压电流波形86-89
• 6.7 本章小结89-90
• 第七章 总结与展望90-92
• 7.1 论文工作总结90-91
• 7.2 后续工作展望91-92
• 致谢92-93
• 参考文献93-97
• 攻读硕士学位期间的学术成果97-98
• 附录 PCB图98

【相似文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 张谷勋;;串并联谐振变换器是电除尘器电源的最佳选择[J];通信电源技术;2009年01期

2 外观;;辨别电源的好坏并不一定要拆解[J];网络与信息;2009年09期

3 张纪平;INFI-90 DCS PCU电源改造[J];燃气轮机技术;2002年03期

4 钟元翔;电源功率不足故障一例[J];电脑技术;2002年09期

5 李宏;张建军;;电源与系统技术专栏——特邀专家评述[J];现代电子技术;2011年24期

6 张辉;冯楠;;电源使用[J];国外坦克;2013年03期

7 邓国栋;闫英敏;李鹏程;;基于U3988的车载逆变电源的研制[J];电气开关;2008年06期

8 Vik Sangha;;效率和体积的权衡——便携式设备中电源管理的新挑战[J];电子设计应用;2008年04期

9 王玉峰;王仲初;徐畅;薛喜亮;;车载方波电源的设计[J];辽宁科技大学学报;2011年04期

10 张晓健 ,刘海广;适于通信设备的板极电源及合理设计[J];电子世界;2003年04期

中国重要会议论文全文数据库 前6条

1 郭继强;徐凯;陈雄;孔庆生;;一种新型LED路灯电源驱动电路[A];2010全国虚拟仪器大会暨MCMI2010’会议论文集[C];2010年

2 李刚;钱志云;;计算机外壳带电的处理与电源探讨[A];第三届安徽自然科学学术年会安徽省电机工程学会2005年学术年会论文集[C];2005年

3 蒋云峰;张之平;蒋庆龙;宋荣群;周承鸣;汪飞;杨希;;ESP用三相中频直流高压电源的研究[A];第十二届中国电除尘学术会议论文集[C];2007年

4 张谷勋;;全面推动我国电除尘器(ESP)电源的高频化进程[A];第十二届中国电除尘学术会议论文集[C];2007年

5 迟恩田;任中根;阎光明;;高速电弧加工电源[A];第七届全国电加工学术年会论文集[C];1993年

6 迟恩田;任中根;闫光明;;离速电弧加工电源[A];第四届全国电加工学术年会论文集[C];1992年

中国重要报纸全文数据库 前10条

1 甘肃　GSBMA;不可不防劣质电源的“杀伤力”[N];中国电脑教育报;2004年

2 维生素C;电源的选购与使用安全[N];中国电脑教育报;2005年

3 四川 山风;电源不是这么选的[N];电脑报;2003年

4 山东 张学堂;小电源大学问[N];中国电脑教育报;2007年

5 广东 五个木;动力之源[N];电脑报;2001年

6 小蓝;两个老电源，，携手变出大功率[N];中国计算机报;2005年

7 张旭东;计算机电源行业急需规范[N];中国计算机报;2003年

8 内蒙古 夏金光;电脑电源选购与检修[N];电子报;2007年

9 ;动力源源不断[N];中国电脑教育报;2007年

10 广东 蔡维屏;压倒一切的是稳定！[N];电脑报;2004年

中国博士学位论文全文数据库 前8条

1 鞠洪新;分布式微网电力系统中多逆变电源的并网控制研究[D];合肥工业大学;2006年

2 孔雪娟;数字控制PWM逆变电源关键技术研究[D];华中科技大学;2005年

3 孟志强;大功率介质阻挡放电臭氧发生电源的关键技术研究与实现[D];湖南大学;2005年

4 曲晓冬;混合动力车用复合电源匹配与控制理论研究[D];吉林大学;2014年

5 龚宇雷;微电源并网同步检测与定功率输出控制技术研究[D];山东大学;2011年

6 顾亦磊;集成模块电源拓扑标准化的研究[D];浙江大学;2008年

7 佟强;数字DC-DC变换器动态性能和系统稳定性提高方法研究[D];哈尔滨工业大学;2010年

8 葛磊;谐振变换及数字化控制技术在加速器中的应用[D];中国科学技术大学;2014年

中国硕士学位论文全文数据库 前10条

1 罗杰;大功率超声波电源及应用研究[D];华南理工大学;2015年

2 范满义;抗直通短路的高可靠性电源拓扑及控制方式的研究[D];燕山大学;2015年

3 徐瀚;高可靠性大功率电镀电源研究[D];郑州大学;2015年

4 韩雨辰;便携式多功能电源研究[D];曲阜师范大学;2015年

5 周鹏飞;基于DSP的数字逆变电源研究[D];安徽工程大学;2015年

6 盛诗敏;基于片上变压器的电源隔离芯片的研究与设计[D];电子科技大学;2014年

7 袁晟君;车载逆变电源的设计[D];电子科技大学;2014年

8 韩春雨;高压静电电源的研究与设计[D];东北农业大学;2015年

9 贾明明;基于DSP的超声波电源研究[D];河南理工大学;2014年

10 熊俊超;特高压电流互感器校验用组合式单相逆变电源研究[D];湖北工业大学;2016年

  本文关键词：基于DSP28335的静止式船舶岸电电源设计，由笔耕文化传播整理发布。

本文编号：394811