基于FPGA的Buck型开关电源数字控制方法研究
发布时间：2021-11-25 14:41
DC-DC变换器结构简单,广泛应用于计算机、家电、航空等领域。电子产品的迅速发展给电源芯片的设计提出了更高的要求。数字控制开关电源具有高频化、小型化、智能化等显著优点,成为当今电源设计的主流。在众多数字控制开关电源的实现方式中,FPGA以其特有的现场可编程的特点,成为该领域的研究热门。本文以Buck型DC-DC变换器为主电路拓扑、基于FPGA构建了相应的数字控制系统。论文主要工作包括:（1）介绍了Buck型变换器的工作原理和工作模式,建立了该变换器的小信号模型,设计了系统的功率级电路参数;分析了DC-DC变换器中常见的调制方式及模拟、数字控制方法;选取ZN整定法进行控制器的参数整定,构建了基于DPWM脉宽调制器及离散化位置式DPID的数字控制器。（2）在MATLAB/Simulink软件平台下,分别对功率级Buck电路,控制级的PID模块、PWM模块以及数模转换模块ADC进行了建模和调试,通过仿真方法验证了各模块设计的正确性;随后对整个设计系统进行了建模和调试,分析了其在MATLAB/Simulink软件下的仿真结果,为基于FPGA的数字控制系统的设计和参数选取提供了依据。（3）在Qu...
【文章来源】：北方民族大学宁夏回族自治区
【文章页数】：79 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
线性稳压电源结构图
线性稳压电源的工作原理是将输出电整管 V 的基极电流做负反馈调节。线性稳压电源变压器组成，导致其体积庞大，在线性放大区工相违背，逐渐被淘汰。图 1-1 线性稳压电源结构图 1-2 所示，主要运用的电力电子器件是晶闸管。采器达到降压目的，然后用可控硅实现整流[2]。相控，需要使用变压器，导致其体积庞大；可控硅触了设计的复杂度，不符合电源的发展要求。
图 1-3 典型开关电源结构图交流-直流、交流-交流、直流-直流和直流-交流电路几的情况。此外，还有交流电源，最常见的交流电源有不些交流电源也处于开关导通、闭合状态，工作频率也高对交流输出电源做研究，只研究将一种直流电转换成另方式大体经历了三个阶段，早期是模拟控制，后来出现泛的是数字控制。如今的开关电源集成模块包含的功能正、均流等措施，越来越朝着智能化的方向发展。义，人类从十八世纪末期的蒸汽时代，过渡到十九世纪末机时代。如今各行各业都不离开计算机。计算机科学作
【参考文献】：
期刊论文
[1]一种新型多输入/单输出DC-DC变换器研究[J]. 曾进辉,张伯伦,孙志峰,罗仔翼,莫霜叶,阳文闯. 电气传动. 2019(07)
[2]基于PIC16F877A单片机的储能电池箱温度控制系统设计[J]. 王琦,韩天兴,贾伟,李林高. 自动化与仪表. 2019(06)
[3]基于LabVIEW与Simulink的电力电子电路故障仿真[J]. 罗漪澜,邹恩,何忠礼,林舜杰. 现代信息科技. 2019(12)
[4]无速度平衡自行车的积分分离PID控制算法仿真[J]. 王志龙,党新安. 计算机仿真. 2019(04)
[5]基于串行收发器的加速器电源数字控制器研究[J]. 崔渊,高大庆,周忠祖,吴凤军,黄玉珍,张华剑,张帅,李继强,谭玉莲. 原子能科学技术. 2019(05)
[6]一种适于硬件实现的快速连通域标记算法[J]. 张国和,徐快,段国栋,赵晨,梁峰. 西安交通大学学报. 2018(08)
[7]一种便携式光伏电源系统的储能单元研究[J]. 钟爱玲. 电子世界. 2017(16)
[8]MATLAB仿真在《电力电子技术》课程教学中的应用[J]. 吴文进,李彦梅,江善和,张朝龙,杨伟. 安庆师范学院学报(自然科学版). 2013(02)
[9]MCS-51单片机汇编语言程序IDE设计与实现[J]. 常冠宇,丁栋. 数字技术与应用. 2013(05)
[10]高精度磁力计的数据采集模块设计[J]. 万文典,曹大平. 电子技术应用. 2012(09)
硕士论文
[1]遥操作手术高清视频无线传输技术研究[D]. 侯利霖.长春理工大学 2018
[2]基于双倍过采样与自适应预测PID控制的Buck型DC-DC变换器的设计[D]. 孙海龙.东南大学 2017
[3]一种新型移动电源管理芯片的研究与设计[D]. 王伟.贵州大学 2017
[4]基于SOPC的PCI-E高速数据采集系统的设计及实现[D]. 贾磊.中国科学院大学(中国科学院工程管理与信息技术学院) 2017
[5]提高瞬态响应的数字电源控制器设计[D]. 邹萌.东南大学 2016
[6]基于FPGA的直接数字频率合成器研究[D]. 贺理.苏州大学 2016
[7]基于PID数字控制的降压型DC-DC变换器中的极限环振荡分析与研究[D]. 吴承恩.东南大学 2016
[8]基于DSP和FPGA的电力电子数字控制平台的研究[D]. 陈亚斐.青岛科技大学 2016
[9]数字DC-DC变换器中核心控制器的研究与设计[D]. 李志峰.电子科技大学 2016
[10]基于FPGA的数字控制BUCK变换器的设计[D]. 汪垚.华中师范大学 2015
本文编号：3518344
【文章来源】：北方民族大学宁夏回族自治区
【文章页数】：79 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
线性稳压电源结构图
线性稳压电源的工作原理是将输出电整管 V 的基极电流做负反馈调节。线性稳压电源变压器组成，导致其体积庞大，在线性放大区工相违背，逐渐被淘汰。图 1-1 线性稳压电源结构图 1-2 所示，主要运用的电力电子器件是晶闸管。采器达到降压目的，然后用可控硅实现整流[2]。相控，需要使用变压器，导致其体积庞大；可控硅触了设计的复杂度，不符合电源的发展要求。
图 1-3 典型开关电源结构图交流-直流、交流-交流、直流-直流和直流-交流电路几的情况。此外，还有交流电源，最常见的交流电源有不些交流电源也处于开关导通、闭合状态，工作频率也高对交流输出电源做研究，只研究将一种直流电转换成另方式大体经历了三个阶段，早期是模拟控制，后来出现泛的是数字控制。如今的开关电源集成模块包含的功能正、均流等措施，越来越朝着智能化的方向发展。义，人类从十八世纪末期的蒸汽时代，过渡到十九世纪末机时代。如今各行各业都不离开计算机。计算机科学作
【参考文献】：
期刊论文
[1]一种新型多输入/单输出DC-DC变换器研究[J]. 曾进辉,张伯伦,孙志峰,罗仔翼,莫霜叶,阳文闯. 电气传动. 2019(07)
[2]基于PIC16F877A单片机的储能电池箱温度控制系统设计[J]. 王琦,韩天兴,贾伟,李林高. 自动化与仪表. 2019(06)
[3]基于LabVIEW与Simulink的电力电子电路故障仿真[J]. 罗漪澜,邹恩,何忠礼,林舜杰. 现代信息科技. 2019(12)
[4]无速度平衡自行车的积分分离PID控制算法仿真[J]. 王志龙,党新安. 计算机仿真. 2019(04)
[5]基于串行收发器的加速器电源数字控制器研究[J]. 崔渊,高大庆,周忠祖,吴凤军,黄玉珍,张华剑,张帅,李继强,谭玉莲. 原子能科学技术. 2019(05)
[6]一种适于硬件实现的快速连通域标记算法[J]. 张国和,徐快,段国栋,赵晨,梁峰. 西安交通大学学报. 2018(08)
[7]一种便携式光伏电源系统的储能单元研究[J]. 钟爱玲. 电子世界. 2017(16)
[8]MATLAB仿真在《电力电子技术》课程教学中的应用[J]. 吴文进,李彦梅,江善和,张朝龙,杨伟. 安庆师范学院学报(自然科学版). 2013(02)
[9]MCS-51单片机汇编语言程序IDE设计与实现[J]. 常冠宇,丁栋. 数字技术与应用. 2013(05)
[10]高精度磁力计的数据采集模块设计[J]. 万文典,曹大平. 电子技术应用. 2012(09)
硕士论文
[1]遥操作手术高清视频无线传输技术研究[D]. 侯利霖.长春理工大学 2018
[2]基于双倍过采样与自适应预测PID控制的Buck型DC-DC变换器的设计[D]. 孙海龙.东南大学 2017
[3]一种新型移动电源管理芯片的研究与设计[D]. 王伟.贵州大学 2017
[4]基于SOPC的PCI-E高速数据采集系统的设计及实现[D]. 贾磊.中国科学院大学(中国科学院工程管理与信息技术学院) 2017
[5]提高瞬态响应的数字电源控制器设计[D]. 邹萌.东南大学 2016
[6]基于FPGA的直接数字频率合成器研究[D]. 贺理.苏州大学 2016
[7]基于PID数字控制的降压型DC-DC变换器中的极限环振荡分析与研究[D]. 吴承恩.东南大学 2016
[8]基于DSP和FPGA的电力电子数字控制平台的研究[D]. 陈亚斐.青岛科技大学 2016
[9]数字DC-DC变换器中核心控制器的研究与设计[D]. 李志峰.电子科技大学 2016
[10]基于FPGA的数字控制BUCK变换器的设计[D]. 汪垚.华中师范大学 2015
本文编号：3518344
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