高频开关电源建模及其控制技术研究

发布时间：2017-07-18 17:35

  本文关键词：高频开关电源建模及其控制技术研究

  更多相关文章： 高频开关电源 移相触发脉冲 小信号数学模型 模糊内模PID控制 TMS320F28335

【摘要】：与传统的线性电源相比,开关电源特别是高频开关电源,具有效率高,体积小,重量轻的特点,这使得高频开关电源具有广阔应用领域。因此,本文对高频开关电源数学模型的建立及其控制方法进行研究。首先对比较常见的几种桥式逆变器的拓扑结构进行了研究分析,并根据高频开关电源的设计要求,选定滞后桥臂串联二极管方式下的桥式拓扑结构。然后,对该拓扑结构中器件的参数选取进行研究分析,以实现高频开关电源中主电路开关管的零电压零电流导通和关断(ZVZCS),减小开关管在通断过程中产生的损耗,通过MATLAB仿真实验,验证了参数选择的合理性。继而,利用状态空间平均法建立了开关电源的小信号数学模型。根据其数学模型的特点,设计高频开关电源的控制结构。提出了基于内模PID的高频开关电源控制策略;为解决内模PID控制器的鲁棒性与快速性之间的矛盾,在内模PID基础上又引入了模糊控制,利用模糊控制在线调节参数的特点,根据当前的误差和误差变化率,对系统的控制参数实时调节,使系统既有较好的快速性又有较强的鲁棒性,最终完成了高频开关电源的模糊内模PID控制器设计。MATLAB仿真验证了该控制策略的可行性。最后,对基于TMS320F28335的高频开关电源系统进行了初步设计,完成了其中的控制器、检测、光电隔离、驱动等电路设计,以及相关的软件设计。
【关键词】：高频开关电源 移相触发脉冲 小信号数学模型 模糊内模PID控制 TMS320F28335
【学位授予单位】：河北工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TM46
【目录】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-9
• 第一章 绪论9-15
• 1.1 选题的背景和意义9-10
• 1.2 高频开关电源工作原理10
• 1.3 高频开关电源研究现状10-12
• 1.4 开关电源的发展方向12-13
• 1.5 高频开关电源的建模方法13
• 1.6 本文研究主要内容13-15
• 第二章 高频开关电源主电路拓扑结构分析15-24
• 2.1 输出整流电路的选用15-16
• 2.2 高频开关电源DC-DC变换器拓扑结构及分析16-22
• 2.2.1 ZVS电路结构16-18
• 2.2.2 ZCS电路结构18-19
• 2.2.3 ZVZCS电路结构19-22
• 2.3 控制触发方式选择22-23
• 2.4 本章小结23-24
• 第三章 高频开关电源电路参数设计24-37
• 3.1 滞后桥臂串联二极管方式下的ZVZCS工作原理24-28
• 3.2 移相全桥ZVZCS参数设计28-33
• 3.2.1 输入整流电路参数设计28-29
• 3.2.2 高频电压器的参数设计29-30
• 3.2.3 逆变器参数设计30-32
• 3.2.3.1 主开关管的参数设计30-31
• 3.2.3.2 滞后桥臂串联二极管的参数设计31
• 3.2.3.3 谐振电感的参数设计31
• 3.2.3.4 阻断电容的参数设计31-32
• 3.2.3.5 超前桥臂并联电容的选型及死区时间设定32
• 3.2.4 输出整流电路参数设计32-33
• 3.2.4.1 输出整流二极管的参数设计32-33
• 3.2.4.2 输出滤波电路的参数设计33
• 3.3 主电路参数仿真研究33-36
• 3.3.1 逆变器主电路模型建立33-35
• 3.3.2 仿真结果及分析35-36
• 3.4 本章小结36-37
• 第四章 移相全桥ZVZCS变换器的小信号模型的建立37-45
• 4.1 Buck电路的建模37-41
• 4.1.1 状态空间平均法简介及步骤37-38
• 4.1.2 Buck电路的小信号模型38-41
• 4.2 移相全桥ZVZCS小信号模型41-43
• 4.3 移相全桥ZVZCS模型仿真分析43-44
• 4.4 本章小结44-45
• 第五章 移相全桥变换器控制器设计45-54
• 5.1 内模控制器结构45-46
• 5.2 内模PID控制器设计46-47
• 5.3 移相全桥内模PID控制器设计47-49
• 5.4 移相全桥内模PID控制仿真49-50
• 5.5 模糊内模PID控制器设计50-52
• 5.6 模糊内模PID控制算法仿真52-53
• 5.7 本章小结53-54
• 第六章 控制系统硬件电路及软件设计54-69
• 6.1 控制电路设计54-62
• 6.1.1 DSP模块设计54-56
• 6.1.1.1 供电电源电路设计54-55
• 6.1.1.2 手动复位电路设计55
• 6.1.1.3 时钟电路55-56
• 6.1.2 检测电路设计56-57
• 6.1.3 光电隔离电路设计57-60
• 6.1.4 驱动电路设计60-62
• 6.1.4.1 驱动模块简介60-61
• 6.1.4.2 IGBT驱动电阻的计算61-62
• 6.2 主电路参数选取62-63
• 6.3 软件设计63-67
• 6.4 本章小结67-69
• 第七章 总结与展望69-70
• 参考文献70-74
• 致谢74-75
• 攻读硕士学位期间所取得的相关科研成果75

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前2条

1 张刚;刘品宽;张波;丁汉;;直线电机精密运动平台轨迹跟踪控制器设计[J];光学精密工程;2013年02期

2 胡同;王京梅;兰中文;;1.5MHz高频开关电源变压器的设计方法[J];通信电源技术;2006年02期

中国硕士学位论文全文数据库 前1条

1 段炼;数字PWM软开关大功率电源设计与实现[D];湖南大学;2009年

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本文编号：558950