艦船航行數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)直流電源的改進(jìn)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)
發(fā)布時(shí)間:2021-11-06 18:06
艦船航行數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)(VMS)是一套用于記錄和處理艦船航行過程中重要信息參數(shù)的智能化監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。隨著新型VMS的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)以及運(yùn)行方式越來越復(fù)雜,對(duì)其直流電源的魯棒性、可靠性和電磁兼容性有了更高的要求。為了滿足新型VMS的供電需求,本文針對(duì)現(xiàn)役艦船VMS直流電源存在的問題,研究了全橋變換器的新型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)、數(shù)字化控制方法以及電磁兼容性等,設(shè)計(jì)了基于TM320F28335的移相全橋ZVS倍流整流變換器。首先,本文闡述了開關(guān)電源的發(fā)展歷程,并介紹了全橋變換器和開關(guān)電源電磁兼容的國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀。其次,提出了直流電源的總體設(shè)計(jì)方案,選定隔離型全橋倍流整流變換器拓?fù)渥鳛橹麟娐方Y(jié)構(gòu);完成了主電路、驅(qū)動(dòng)電路、采樣隔離電路以及輔助電源等原理圖設(shè)計(jì),并利用Saber搭建主電路時(shí)域仿真模型驗(yàn)證了電路結(jié)構(gòu)和參數(shù)的合理性。再次,深入研究基于TM320F28335的數(shù)字控制器軟件設(shè)計(jì),在CCS6.0開發(fā)平臺(tái)上完成了ePWM配置、ADC中斷服務(wù)子程序、數(shù)字濾波器以及模糊PID控制器等代碼的編譯與調(diào)試。然后,從電磁干擾的三要素出發(fā),討論了主電路傳導(dǎo)干擾的耦合路徑和基于阻抗特性的高頻建模方法,并通過Saber對(duì)主電路高頻模...
【文章來源】:西安電子科技大學(xué)陜西省 211工程院校 教育部直屬院校
【文章頁(yè)數(shù)】:103 頁(yè)
【學(xué)位級(jí)別】:碩士
【文章目錄】:
摘要
ABSTRACT
符號(hào)對(duì)照表
縮略語對(duì)照表
第一章 緒論
1.1 選題背景和意義
1.2 開關(guān)電源發(fā)展歷程
1.3 全橋變換器研究現(xiàn)狀
1.4 開關(guān)電源電磁兼容研究現(xiàn)狀
1.5 本文的主要研究?jī)?nèi)容
第二章 移相全橋ZVS倍流整流變換器硬件設(shè)計(jì)
2.1 總體設(shè)計(jì)方案
2.2 變換器工作原理分析
2.2.1 PWM控制方式分析
2.2.2 工作過程分析
2.2.3 同步整流控制邏輯分析
2.3 主電路參數(shù)計(jì)算及元器件選型
2.3.1 輸入整流濾波電路設(shè)計(jì)
2.3.2 高頻變壓器設(shè)計(jì)
2.3.3 全橋逆變電路
2.3.4 倍流整流電路設(shè)計(jì)
2.3.5 主電路仿真與分析
2.4 驅(qū)動(dòng)電路設(shè)計(jì)
2.4.1 移相全橋MOS管驅(qū)動(dòng)電路設(shè)計(jì)
2.4.2 同步整流管驅(qū)動(dòng)電路設(shè)計(jì)
2.5 采樣隔離電路設(shè)計(jì)
2.6 輔助電源設(shè)計(jì)
2.7 本章小結(jié)
第三章 數(shù)字控制器軟件設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)
3.1 軟件運(yùn)行總流程
3.2 移相脈沖及同步脈沖程序設(shè)計(jì)
3.2.1 ePWM模塊概述
3.2.2 PWM程序設(shè)計(jì)
3.3 模糊PID控制器設(shè)計(jì)
3.4 ADC程序設(shè)計(jì)
3.4.1 ADC模塊簡(jiǎn)介
3.4.2 ADC中斷服務(wù)程序設(shè)計(jì)
3.5 程序調(diào)試
3.5.1 調(diào)試平臺(tái)
3.5.2 調(diào)試結(jié)果
3.6 本章小結(jié)
第四章 實(shí)驗(yàn)平臺(tái)搭建及EMC分析
4.1 開關(guān)電源EMC分析
4.2 主電路傳導(dǎo)干擾建模及仿真分析
4.2.1 傳導(dǎo)干擾耦合路徑分析
4.2.2 電路元件高頻建模
4.2.3 DM和CM噪聲分離
4.2.4 傳導(dǎo)干擾仿真分析
4.3 PCB電磁兼容建模仿真及優(yōu)化設(shè)計(jì)
4.3.1 PCB的電磁輻射基本理論
4.3.2 Ansoft Designer場(chǎng)仿真原理
4.3.3 PCB近場(chǎng)輻射仿真分析
4.3.4 PCB布局走線優(yōu)化原則
4.3.5 PCB優(yōu)化后仿真結(jié)果
4.4 電源實(shí)驗(yàn)平臺(tái)
4.5 本章小結(jié)
第五章 實(shí)驗(yàn)結(jié)果及分析
5.1 功能實(shí)測(cè)結(jié)果及分析
5.1.1 全橋驅(qū)動(dòng)信號(hào)測(cè)試
5.1.2 變壓器原副邊信號(hào)測(cè)試
5.1.3 采樣隔離電路與電壓反饋控制測(cè)試
5.1.4 倍流同步整流電路調(diào)試
5.2 性能實(shí)測(cè)結(jié)果及分析
5.2.1 電壓調(diào)整率測(cè)試
5.2.2 負(fù)載調(diào)整率測(cè)試
5.2.3 動(dòng)態(tài)響應(yīng)測(cè)試
5.2.4 工作效率測(cè)試
5.3 測(cè)試過程中遇到的典型問題
5.4 本章小結(jié)
第六章 總結(jié)與展望
參考文獻(xiàn)
致謝
作者簡(jiǎn)介
【參考文獻(xiàn)】:
期刊論文
[1]電動(dòng)汽車開關(guān)電源電磁兼容優(yōu)化設(shè)計(jì)方法[J]. 汪泉弟,安宗裕,鄭亞利,彭河蒙,李旭. 電工技術(shù)學(xué)報(bào). 2014(09)
[2]開關(guān)電源電磁輻射干擾的建模與仿真[J]. 崔旭升,李建雄,陳治通,楊慶新,牛萍娟. 電源技術(shù). 2014(05)
[3]開關(guān)電源傳導(dǎo)干擾建模與仿真分析[J]. 鮑敬源,崔楊,王碩威,邱紫敬. 艦船電子工程. 2014(02)
[4]一種抑制副邊寄生振蕩的寬范圍軟開關(guān)全橋變換器[J]. 陳仲,劉沙沙,史良辰. 中國(guó)電機(jī)工程學(xué)報(bào). 2013(15)
[5]反激式開關(guān)穩(wěn)壓電源傳導(dǎo)干擾研究[J]. 余凱,廖惜春. 通信電源技術(shù). 2012(02)
[6]開關(guān)電源的射頻傳導(dǎo)發(fā)射分析及預(yù)測(cè)[J]. 閻毓杰,樊友文,楊華榮. 水電能源科學(xué). 2010(05)
[7]一種輔助電流可控的移相全橋零電壓開關(guān)PWM變換器[J]. 張欣,陳武,阮新波. 電工技術(shù)學(xué)報(bào). 2010(03)
[8]高效均值濾波算法[J]. 王科俊,熊新炎,任楨. 計(jì)算機(jī)應(yīng)用研究. 2010(02)
[9]開關(guān)電源的發(fā)展及技術(shù)趨勢(shì)[J]. 丘濤文. 電力技術(shù). 2008(06)
[10]高頻變壓器分布電容的影響因素分析[J]. 趙志英,龔春英,秦海鴻. 中國(guó)電機(jī)工程學(xué)報(bào). 2008(09)
碩士論文
[1]移相全橋變換器的損耗分析與效率優(yōu)化[D]. 婁慶慶.東南大學(xué) 2016
[2]移相全橋倍流同步整流DC/DC變換器研究[D]. 龔曉江.南京理工大學(xué) 2013
[3]基于單片機(jī)的高頻開關(guān)電源的研究[D]. 鄭金.東北大學(xué) 2009
[4]基于PCB板的電磁兼容分析與改進(jìn)[D]. 葛晶晶.中北大學(xué) 2009
[5]開關(guān)電源傳導(dǎo)干擾仿真分析[D]. 童躍光.山東大學(xué) 2007
[6]高速PCB的信號(hào)完整性、電源完整性和電磁兼容性研究[D]. 李小平.四川大學(xué) 2005
本文編號(hào):3480284
【文章來源】:西安電子科技大學(xué)陜西省 211工程院校 教育部直屬院校
【文章頁(yè)數(shù)】:103 頁(yè)
【學(xué)位級(jí)別】:碩士
【文章目錄】:
摘要
ABSTRACT
符號(hào)對(duì)照表
縮略語對(duì)照表
第一章 緒論
1.1 選題背景和意義
1.2 開關(guān)電源發(fā)展歷程
1.3 全橋變換器研究現(xiàn)狀
1.4 開關(guān)電源電磁兼容研究現(xiàn)狀
1.5 本文的主要研究?jī)?nèi)容
第二章 移相全橋ZVS倍流整流變換器硬件設(shè)計(jì)
2.1 總體設(shè)計(jì)方案
2.2 變換器工作原理分析
2.2.1 PWM控制方式分析
2.2.2 工作過程分析
2.2.3 同步整流控制邏輯分析
2.3 主電路參數(shù)計(jì)算及元器件選型
2.3.1 輸入整流濾波電路設(shè)計(jì)
2.3.2 高頻變壓器設(shè)計(jì)
2.3.3 全橋逆變電路
2.3.4 倍流整流電路設(shè)計(jì)
2.3.5 主電路仿真與分析
2.4 驅(qū)動(dòng)電路設(shè)計(jì)
2.4.1 移相全橋MOS管驅(qū)動(dòng)電路設(shè)計(jì)
2.4.2 同步整流管驅(qū)動(dòng)電路設(shè)計(jì)
2.5 采樣隔離電路設(shè)計(jì)
2.6 輔助電源設(shè)計(jì)
2.7 本章小結(jié)
第三章 數(shù)字控制器軟件設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)
3.1 軟件運(yùn)行總流程
3.2 移相脈沖及同步脈沖程序設(shè)計(jì)
3.2.1 ePWM模塊概述
3.2.2 PWM程序設(shè)計(jì)
3.3 模糊PID控制器設(shè)計(jì)
3.4 ADC程序設(shè)計(jì)
3.4.1 ADC模塊簡(jiǎn)介
3.4.2 ADC中斷服務(wù)程序設(shè)計(jì)
3.5 程序調(diào)試
3.5.1 調(diào)試平臺(tái)
3.5.2 調(diào)試結(jié)果
3.6 本章小結(jié)
第四章 實(shí)驗(yàn)平臺(tái)搭建及EMC分析
4.1 開關(guān)電源EMC分析
4.2 主電路傳導(dǎo)干擾建模及仿真分析
4.2.1 傳導(dǎo)干擾耦合路徑分析
4.2.2 電路元件高頻建模
4.2.3 DM和CM噪聲分離
4.2.4 傳導(dǎo)干擾仿真分析
4.3 PCB電磁兼容建模仿真及優(yōu)化設(shè)計(jì)
4.3.1 PCB的電磁輻射基本理論
4.3.2 Ansoft Designer場(chǎng)仿真原理
4.3.3 PCB近場(chǎng)輻射仿真分析
4.3.4 PCB布局走線優(yōu)化原則
4.3.5 PCB優(yōu)化后仿真結(jié)果
4.4 電源實(shí)驗(yàn)平臺(tái)
4.5 本章小結(jié)
第五章 實(shí)驗(yàn)結(jié)果及分析
5.1 功能實(shí)測(cè)結(jié)果及分析
5.1.1 全橋驅(qū)動(dòng)信號(hào)測(cè)試
5.1.2 變壓器原副邊信號(hào)測(cè)試
5.1.3 采樣隔離電路與電壓反饋控制測(cè)試
5.1.4 倍流同步整流電路調(diào)試
5.2 性能實(shí)測(cè)結(jié)果及分析
5.2.1 電壓調(diào)整率測(cè)試
5.2.2 負(fù)載調(diào)整率測(cè)試
5.2.3 動(dòng)態(tài)響應(yīng)測(cè)試
5.2.4 工作效率測(cè)試
5.3 測(cè)試過程中遇到的典型問題
5.4 本章小結(jié)
第六章 總結(jié)與展望
參考文獻(xiàn)
致謝
作者簡(jiǎn)介
【參考文獻(xiàn)】:
期刊論文
[1]電動(dòng)汽車開關(guān)電源電磁兼容優(yōu)化設(shè)計(jì)方法[J]. 汪泉弟,安宗裕,鄭亞利,彭河蒙,李旭. 電工技術(shù)學(xué)報(bào). 2014(09)
[2]開關(guān)電源電磁輻射干擾的建模與仿真[J]. 崔旭升,李建雄,陳治通,楊慶新,牛萍娟. 電源技術(shù). 2014(05)
[3]開關(guān)電源傳導(dǎo)干擾建模與仿真分析[J]. 鮑敬源,崔楊,王碩威,邱紫敬. 艦船電子工程. 2014(02)
[4]一種抑制副邊寄生振蕩的寬范圍軟開關(guān)全橋變換器[J]. 陳仲,劉沙沙,史良辰. 中國(guó)電機(jī)工程學(xué)報(bào). 2013(15)
[5]反激式開關(guān)穩(wěn)壓電源傳導(dǎo)干擾研究[J]. 余凱,廖惜春. 通信電源技術(shù). 2012(02)
[6]開關(guān)電源的射頻傳導(dǎo)發(fā)射分析及預(yù)測(cè)[J]. 閻毓杰,樊友文,楊華榮. 水電能源科學(xué). 2010(05)
[7]一種輔助電流可控的移相全橋零電壓開關(guān)PWM變換器[J]. 張欣,陳武,阮新波. 電工技術(shù)學(xué)報(bào). 2010(03)
[8]高效均值濾波算法[J]. 王科俊,熊新炎,任楨. 計(jì)算機(jī)應(yīng)用研究. 2010(02)
[9]開關(guān)電源的發(fā)展及技術(shù)趨勢(shì)[J]. 丘濤文. 電力技術(shù). 2008(06)
[10]高頻變壓器分布電容的影響因素分析[J]. 趙志英,龔春英,秦海鴻. 中國(guó)電機(jī)工程學(xué)報(bào). 2008(09)
碩士論文
[1]移相全橋變換器的損耗分析與效率優(yōu)化[D]. 婁慶慶.東南大學(xué) 2016
[2]移相全橋倍流同步整流DC/DC變換器研究[D]. 龔曉江.南京理工大學(xué) 2013
[3]基于單片機(jī)的高頻開關(guān)電源的研究[D]. 鄭金.東北大學(xué) 2009
[4]基于PCB板的電磁兼容分析與改進(jìn)[D]. 葛晶晶.中北大學(xué) 2009
[5]開關(guān)電源傳導(dǎo)干擾仿真分析[D]. 童躍光.山東大學(xué) 2007
[6]高速PCB的信號(hào)完整性、電源完整性和電磁兼容性研究[D]. 李小平.四川大學(xué) 2005
本文編號(hào):3480284
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