本文關(guān)鍵詞：基于FPGA的改進(jìn)型脈沖序列控制技術(shù)研究

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【摘要】：近些年來以風(fēng)光發(fā)電為主的新能源等發(fā)電技術(shù)越來越受到人們的重視,直流變換環(huán)節(jié)是其中重要的一部分,而太陽能風(fēng)能等由于受自然環(huán)境因素的影響其輸出電壓特性較為復(fù)雜,因此研究一種具有寬輸入電壓范圍的變換器尤為關(guān)鍵和重要。本文從研究新型開關(guān)變換器控制方法入手,實(shí)現(xiàn)變換器輸入電壓寬范圍要求。傳統(tǒng)的開關(guān)變換器控制方法有很多種,主要以PWM控制方法為主,而PWM控制方法在瞬態(tài)特性和穩(wěn)定性方面表現(xiàn)較差,之后有學(xué)者提出了一種非線性控制方法——脈沖序列控制(簡稱PT),這種控制方法簡單可行、易實(shí)現(xiàn)、動(dòng)態(tài)響應(yīng)能力強(qiáng)、穩(wěn)定性好,但是直接受脈沖序列控制的開關(guān)變換器適用輸入電壓范圍較窄,因此限制了其在風(fēng)光發(fā)電場合的應(yīng)用,本論文在此控制方法基礎(chǔ)上研究了一種能夠適應(yīng)寬范圍輸入電壓的開關(guān)變換器脈沖序列控制方法——改進(jìn)型脈沖序列控制,該控制方法不僅保留了脈沖序列控制方法的優(yōu)點(diǎn),而且受其控制的開關(guān)變換器適用輸入電壓范圍寬,輸出特性良好。論文介紹了改進(jìn)型脈沖序列控制方法的基本原理和工作過程,以Boost變換器為例研究了改進(jìn)型脈沖序列控制變換器的輸出電壓特性,并且研究了其在電感電流斷續(xù)導(dǎo)電工作模式(DCM)下的控制規(guī)律,從輸入電壓和控制脈沖數(shù)量比例入手,同傳統(tǒng)的脈沖序列控制Boost變換器進(jìn)行對比分析。接著運(yùn)用MATLAB/SIMULINK軟件搭建仿真模型,得到仿真波形,最后以FPGA開發(fā)平臺(tái)為工具設(shè)計(jì)了硬件實(shí)驗(yàn)電路,并得到實(shí)驗(yàn)波形。論文研究成果如下:(1)對工作于電感電流斷續(xù)模式的改進(jìn)型脈沖序列控制Boost變換器穩(wěn)態(tài)特性進(jìn)行分析。(2)設(shè)計(jì)改進(jìn)型脈沖序列控制參數(shù),并且從輸入電壓和控制脈沖數(shù)量比例入手分析和研究其控制規(guī)律。(3)運(yùn)用MATLAB/SIMULINK仿真軟件搭建仿真模型,分析仿真波形,驗(yàn)證此改進(jìn)型脈沖序列控制方法的可行性。(4)介紹FPGA開發(fā)平臺(tái),搭建硬件實(shí)驗(yàn)電路,硬件實(shí)驗(yàn)波形與仿真實(shí)驗(yàn)波形基本一致,證明了理論分析的正確性。
【關(guān)鍵詞】：脈沖序列 斷續(xù)導(dǎo)電模式 開關(guān)變換器 FPGA
【學(xué)位授予單位】：鄭州大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：TM46
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-10
• 1 緒論10-23
• 1.1 研究背景及意義10-11
• 1.2 FPGA的發(fā)展趨勢及應(yīng)用領(lǐng)域11-14
• 1.3 開關(guān)變換器的控制技術(shù)14-17
• 1.3.1 線性控制技術(shù)14-16
• 1.3.2 非線性控制技術(shù)16-17
• 1.4 開關(guān)變換器PT控制技術(shù)介紹17-19
• 1.5 PT控制DCM模式Boost變換器概述19-21
• 1.5.1 工作過程19-20
• 1.5.2 實(shí)現(xiàn)方式20-21
• 1.6 本文主要工作21-23
• 2 改進(jìn)型PT控制Boost變換器分析23-38
• 2.1 概述23
• 2.2 改進(jìn)型PT控制原理和工作過程23-25
• 2.2.1 控制原理23-24
• 2.2.2 工作過程24-25
• 2.3 改進(jìn)型PT控制實(shí)現(xiàn)方式25
• 2.4 改進(jìn)型PT控制Boost變換器穩(wěn)態(tài)特性分析25-33
• 2.4.1 輸出電壓紋波分析25-31
• 2.4.2 穩(wěn)態(tài)特性分析31-33
• 2.5 改進(jìn)型PT控制Boost變換器參數(shù)設(shè)計(jì)33-35
• 2.6 改進(jìn)型PT控制Boost變換器輸入電壓與控制脈沖數(shù)量比例分析35-37
• 2.7 本章小結(jié)37-38
• 3 MATLAB仿真實(shí)驗(yàn)研究38-48
• 3.1 概述38
• 3.2 MATLAB/SIMULINK簡介38-40
• 3.3 仿真模型建立40-42
• 3.3.1 PT控制Boost變換器建模40-42
• 3.3.2 改進(jìn)型PT控制Boost變換器建模42
• 3.4 仿真結(jié)果分析42-46
• 3.5 本章小結(jié)46-48
• 4 改進(jìn)型PT控制Boost變換器硬件實(shí)驗(yàn)研究48-58
• 4.1 概述48
• 4.2 Cyclone IV FPGA器件系列簡介48-50
• 4.3 硬件電路設(shè)計(jì)50-53
• 4.3.1 系統(tǒng)電路構(gòu)成50-51
• 4.3.2 輸入和輸出電壓信號(hào)采樣電路51-52
• 4.3.3 驅(qū)動(dòng)電路52-53
• 4.4 基于FPGA的軟件設(shè)計(jì)53-55
• 4.5 硬件實(shí)驗(yàn)波形55-57
• 4.6 本章小結(jié)57-58
• 5 結(jié)論與展望58-60
• 5.1 結(jié)論58-59
• 5.2 展望59-60
• 參考文獻(xiàn)60-63
• 致謝63-64
• 個(gè)人簡歷、在學(xué)期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文與研究成果64

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本文編號(hào)：1117295