基于DSP的数字PID控制DC-DC变换器的设计
本文关键词:基于DSP的数字PID控制DC-DC变换器的设计 出处:《华中师范大学》2015年硕士论文 论文类型:学位论文
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【摘要】:开关电源技术运用开关功率转换器进行电能管理,来满足各种用电需求,是电力电子技术中一个重要的领域,有着广阔的应用前景。随着科学和工业技术的繁荣发展,一些新型电子设备对电能质量的要求变得更为严格。所以,研究高性能的开关功率转换器已经成为现代电源技术研究中的主要方向。本文在介绍几种几基本DC-DC变换器数学模型的基础上,阐述了基于DSP的数字控制技术和定频脉冲宽度调制(Pulse Width Modulation, PWM)技术的数字PID补偿理论,并设计出了基于DSP的数字PID补偿的DC-DC变换器,主要工作如下:首先,介绍了基本DC-DC变换器的拓扑结构特点和数学建模方法,并用Matlab进行了仿真,为后面基于DSP数字PID控制的DC-DC变换器的研究与设计建立了理论基础。其次,分析了常规PID控制理论,阐明了结合系统函数设计PID补偿器的实现过程,以及从S域中实现常规PID数字化的方法并给出了利用DSP实现数字PID控制器的具体策略。第三,结合数字PID控制理论的分析,以Buck变换器为例,完成了基于DSP数字PID控制的Buck转换器的实际电路以及控制程序设计,并制作了试验样机。最后,试验样机测试和结果分析。实验结果表明,本文使用的基于定频PWM技术的数字PID控制方法的开关功率变换器有更高的可靠性和灵活性,其输出特性得到很大的改善:稳态输出误差小、噪声敏感度低、动态响应快并具有优异的负载瞬态特性。
[Abstract]:The technology of switching power supply use switch power converter for power management, to meet the demand for electricity, is an important field of power electronics technology, it has broad application prospects. With the prosperity and development of science and technology, some new electronic devices become more stringent on power quality requirements. So, the switch power converter of high performance has become the main research direction of modern power technology. This paper introduces several basic DC-DC converter mathematical model, elaborated the DSP digital control technology and fixed frequency pulse width modulation based on (Pulse Width Modulation, PWM PID) digital compensation theory and design technology. The DC-DC converter of PID digital compensation based on DSP, the main work is as follows: firstly, introduces the topology characteristics and mathematical modeling method of DC-DC converter, and Matlab The simulation for the following research and design of DC-DC DSP converter based on digital PID control and establish the theory basis. Secondly, analysis of the conventional PID control theory, expounds the implementation process of the system with the function design of PID compensator, and from the S domain in conventional PID digital realization method and gives the specific implementation of digital PID strategy the controller uses the DSP. Third, combined with the analysis of digital PID control theory, the Buck converter as an example, to complete the actual circuit DSP digital PID control Buck converter and control program based on the design and a prototype. Finally, the experimental prototype test results and analysis. The experimental results show that the use of switching power converter digital PID control method of constant frequency based on PWM technology has higher reliability and flexibility, the output characteristics are greatly improved: the steady-state output error is small, the noise sensitivity Low, fast dynamic response and excellent load transient characteristics.
【学位授予单位】:华中师范大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2015
【分类号】:TM46
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,本文编号:1358099
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