基于DSP的数字逆变电源研究

发布时间：2017-08-08 11:06

  本文关键词：基于DSP的数字逆变电源研究

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【摘要】：随着现代电力电子技术的高速发展,逆变电源在人们的生活中使用得越来越广泛。并且,在天然气,石油以及煤炭日益紧张的今天,保护环境和节约能源成为了人们倡导的主题,对光能、风能,潮汐能等绿色能源利用也进入了快速发展的阶段。如今,各行各业中许多新型用电设备对供电电源提出了更高的要求,由交流电网提供的交流电已经不能满足生产的需要。逆变电源最初大多采用的是模拟、单闭环反馈控制策略,虽然其电路结构简单,但其动态响应和稳态性能很难达到理想的效果,当输入电压波动或负载突变时都会引起输出电压的不稳。一般的逆变电源,对其的控制只要输出电压和频率可调即可,而随着工业设备对电源质量需求的提高,高性能的逆变电源要满足以下几点：(1)高的输入功率因数和低输出阻抗；(2)较快的动态响应以及高稳态性能；(3)可靠性高,效率高；(4)更加数字化、智能化,网络化,显然,高性能逆变电源的实现都离不开数字控制技术。数字控制芯片DSP的出现,凭借高速的实时处理能力,其内部集成多样性大大增加了对算法的实现能力,本文以TMS320F2812控制的单相正弦波逆变电源为研究对象。针对逆变电源空载或者带非线性负载时波形失真的问题,建立了单相全桥逆变控制的仿真模型,因为逆变电源输出的波形畸变都具有重复性,而重复控制能很好的抑制周期性扰动,提高系统的稳定性。提出了利用电压电流双闭环反馈与重复控制相结合的控制方案,以此来提高系统的动态响应性能和稳态精度,并在MATLAB仿真平台下建立控制系统的仿真模型对其进行仿真研究。随着电力设备种类的增多,谐波污染越发的严重,功率校正技术也逐渐得到了人们的重视,当电网交流电输入时,电压是正弦波交流电压,然而,由于仅当输入电压大于整流桥输出滤波电容器上的电压时,电路中才有电流流过,所以输入电流并不是标准的正弦波,常用的方法是在电路中加入PFC模块来提高其功率因数。近年来,现代逆变的种类有很多：按输出的相数,可分为单相逆变、三相逆变和多相逆变；按输出电压或电流的波形,可分为正弦波输出逆变和非正弦波输出逆变,UPS逆变电源作为现代逆变的重要一员,其能为用户设备提供安全、可靠电能。同时,UPS电源也能有效的对电网中电压波动、谐波干扰、浪涌电压,波形畸变等都起到抑制作用,从而更好的保护了负载装置。本文以DSP为控制核心的UPS逆变电源为具体的研究对象,并对系统的硬件电路进行设计,包括PFC硬件电路、电压检测电路,以及各模块的电源供电电路等。最后,在硬件的基础上,对系统进行仿真并根据功能要求给出各模块的软件流程以及相关测试波形。
【关键词】：DSP 逆变器 重复控制 PFC UPS
【学位授予单位】：安徽工程大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TM464
【目录】：

• 摘要5-7
• Abstract7-13
• 第1章 绪论13-19
• 1.1 研究背景及意义13-14
• 1.2 UPS电源的分类14-16
• 1.2.1 后备式UPS14-15
• 1.2.2 在线互动式UPS15-16
• 1.2.3 双变换在线式UPS16
• 1.3 UPS逆变电源发展趋势16-18
• 1.4 论文研究的主要内容18-19
• 第2章 UPS逆变电源的总体结构设计19-26
• 2.1 主电路结构19-20
• 2.2 逆变系统电路的比较20-21
• 2.2.1 工频变压器形式电路20
• 2.2.2 高频变压器形式电路20-21
• 2.2.3 无变压形式电路21
• 2.3 功率因数较正技术21-23
• 2.4 BOOST型PFC23-25
• 2.5 本章小结25-26
• 第3章 逆变电源的建模及调制技术仿真26-39
• 3.1 单相逆变电源的数学模型26-28
• 3.2 单相逆变电路的工作原理28-31
• 3.2.1 方波逆变器28-30
• 3.2.2 正弦波逆变器30-31
• 3.3 SPWM控制方式原理31-32
• 3.4 单相逆变器SPWM调制电路的Simulink模型32-38
• 3.4.1 单极性SPWM仿真的模型图32
• 3.4.2 单极性SPWM仿真分析32-36
• 3.4.3 双极性SPWM仿真的模型图36
• 3.4.4 双极性SPWM仿真分析36-38
• 3.5 本章小结38-39
• 第4章 逆变电源控制方案的研究39-48
• 4.1 重复控制的基本思想39-40
• 4.2 重复控制的结构设计40-45
• 4.2.1 重复控制器Q值的设定41-43
• 4.2.2. 周期延时环节43
• 4.2.3. 补偿环节43-45
• 4.3 双闭环控制45-47
• 4.3.1. 单闭环电压反馈45-46
• 4.3.2. 带电流内环的双反馈46-47
• 4.4 本章小结47-48
• 第5章 逆变电源硬件电路48-60
• 5.1 系统总体设计48-49
• 5.2 电源的前级硬件设计49-52
• 5.2.1 EMI滤波模块49-50
• 5.2.2 PFC升压模块50-52
• 5.3 UPS电源逆变电路52-55
• 5.3.1 主控芯片的介绍52-53
• 5.3.2 信号采集模块53-55
• 5.4 电源供电模块55-59
• 5.4.1 PFC芯片供电电路55-56
• 5.4.2 串联型线性稳压电路56-57
• 5.4.3 DSP供电电路57-59
• 5.4.4 系统复位电路59
• 5.5 本章小结59-60
• 第6章 逆变电源系统仿真及部分硬件测试60-69
• 6.1 逆变电源部分硬件测试60-61
• 6.2 系统的软件设计61-66
• 6.2.1 系统主程序61-62
• 6.2.2 系统初始化62-63
• 6.2.3 中断子程序63-64
• 6.2.4 SPWM信号生成64-65
• 6.2.5 重复控制软件65-66
• 6.3 系统的仿真验证66-68
• 6.3.1 MATLAB仿真软件介绍66
• 6.3.2 系统的建模和仿真66-68
• 6.4 本章小结68-69
• 第7章 总结与展望69-70
• 7.1 总结69
• 7.2 展望69-70
• 参考文献70-73
• 攻读硕士期间发表的学术论文73-74
• 致谢74

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前1条

1 贾德利;尤波;张雪岩;;逆变电源改进型重复控制器设计及仿真研究[J];电力自动化设备;2008年05期

中国硕士学位论文全文数据库 前1条

1 廉柯;基于DSP的在线式数字化UPS的研究[D];中南大学;2010年

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本文编号：639639