基于TMS320F28069的直流高压电源研制

发布时间：2020-06-05 02:30

【摘要】：传统的工频直流高压电源体积大、质量重、效率低、控制不灵活等缺点制约了直流高压电源在工业生产中的进一步应用。数字化可以提高控制的智能性,高频化可以减小变压器的体积但高频化又会带来很大的开关损耗。针对以上问题,目前研究的热点集中在数字化软开关式高频直流高压电源上,但目前其数字化处理速度还不够快,软开关也只是特定负载下的闭环软开关。因此本文选用浮点型TMS320F28069芯片作为控制电路的主控芯片,此芯片的主频为90MHz,处理速度快。采用PFM与PWM相结合的控制方式,可在全负载范围内实现闭环软开关。本文设计的电源其额定工作电压为60kV,额定工作电流为17mA,工作频率在25kHz~35kHz之间。本文对高频直流高压电源的主电路拓扑做了详细的分析,阐述了整流电路、高频逆变电路、高频高压变压器、高频高压倍压整流电路的具体实现方案,选择了相应的器件。对于高频高压变压器存在较大寄生参数的复杂问题,本文对其进行了建模,并对其漏感、分布电容进行了分析,设计了高频高压变压器的绕线结构,利用AP法选择了变压器的磁芯;根据变压器的设计参数确定原副边匝数,考虑到集肤效应,选择了高频高压变压器漆包线的规格;结合高频高压变压器的分布参数,分析了LCC谐振软开关技术,并确定了LCC谐振参数。对于不同的负载,以变频控制为主,对于特定负载下的电压波动利用重复控制算法实现变占空比控制以达到稳定输出电压的目的,从而使直流高压电源既可以实现高频软开关也可以实现较高的控制精度。在理论分析的基础上,通过MATLAB中的Simulink仿真工具搭建了直流高压电源系统的闭环仿真模型,仿真结果验证了理论分析的可行性。为实现智能数字控制,设计了一款基于TMS320F28069芯片的数字控制电路,对电压电流采样,对过压过流判断,对系统进行实时保护并实现控制算法的运算。编写了控制系统的软件主程序、中断程序、控制程序,并结合设计的主电路和控制电路,制作了电源的样机并完成了样机实验调试,实验结果验证了理论和仿真的正确性。
【学位授予单位】：大连理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TM46

【参考文献】

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本文编号：2697361