基于FPGA的Buck型開(kāi)關(guān)電源數(shù)字控制方法研究
發(fā)布時(shí)間:2021-11-25 14:41
DC-DC變換器結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,廣泛應(yīng)用于計(jì)算機(jī)、家電、航空等領(lǐng)域。電子產(chǎn)品的迅速發(fā)展給電源芯片的設(shè)計(jì)提出了更高的要求。數(shù)字控制開(kāi)關(guān)電源具有高頻化、小型化、智能化等顯著優(yōu)點(diǎn),成為當(dāng)今電源設(shè)計(jì)的主流。在眾多數(shù)字控制開(kāi)關(guān)電源的實(shí)現(xiàn)方式中,FPGA以其特有的現(xiàn)場(chǎng)可編程的特點(diǎn),成為該領(lǐng)域的研究熱門。本文以Buck型DC-DC變換器為主電路拓?fù)洹⒒贔PGA構(gòu)建了相應(yīng)的數(shù)字控制系統(tǒng)。論文主要工作包括:(1)介紹了Buck型變換器的工作原理和工作模式,建立了該變換器的小信號(hào)模型,設(shè)計(jì)了系統(tǒng)的功率級(jí)電路參數(shù);分析了DC-DC變換器中常見(jiàn)的調(diào)制方式及模擬、數(shù)字控制方法;選取ZN整定法進(jìn)行控制器的參數(shù)整定,構(gòu)建了基于DPWM脈寬調(diào)制器及離散化位置式DPID的數(shù)字控制器。(2)在MATLAB/Simulink軟件平臺(tái)下,分別對(duì)功率級(jí)Buck電路,控制級(jí)的PID模塊、PWM模塊以及數(shù)模轉(zhuǎn)換模塊ADC進(jìn)行了建模和調(diào)試,通過(guò)仿真方法驗(yàn)證了各模塊設(shè)計(jì)的正確性;隨后對(duì)整個(gè)設(shè)計(jì)系統(tǒng)進(jìn)行了建模和調(diào)試,分析了其在MATLAB/Simulink軟件下的仿真結(jié)果,為基于FPGA的數(shù)字控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和參數(shù)選取提供了依據(jù)。(3)在Qu...
【文章來(lái)源】:北方民族大學(xué)寧夏回族自治區(qū)
【文章頁(yè)數(shù)】:79 頁(yè)
【學(xué)位級(jí)別】:碩士
【部分圖文】:
線性穩(wěn)壓電源結(jié)構(gòu)圖
線性穩(wěn)壓電源的工作原理是將輸出電整管 V 的基極電流做負(fù)反饋調(diào)節(jié)。線性穩(wěn)壓電源變壓器組成,導(dǎo)致其體積龐大,在線性放大區(qū)工相違背,逐漸被淘汰。圖 1-1 線性穩(wěn)壓電源結(jié)構(gòu)圖 1-2 所示,主要運(yùn)用的電力電子器件是晶閘管。采器達(dá)到降壓目的,然后用可控硅實(shí)現(xiàn)整流[2]。相控,需要使用變壓器,導(dǎo)致其體積龐大;可控硅觸了設(shè)計(jì)的復(fù)雜度,不符合電源的發(fā)展要求。
圖 1-3 典型開(kāi)關(guān)電源結(jié)構(gòu)圖交流-直流、交流-交流、直流-直流和直流-交流電路幾的情況。此外,還有交流電源,最常見(jiàn)的交流電源有不些交流電源也處于開(kāi)關(guān)導(dǎo)通、閉合狀態(tài),工作頻率也高對(duì)交流輸出電源做研究,只研究將一種直流電轉(zhuǎn)換成另方式大體經(jīng)歷了三個(gè)階段,早期是模擬控制,后來(lái)出現(xiàn)泛的是數(shù)字控制。如今的開(kāi)關(guān)電源集成模塊包含的功能正、均流等措施,越來(lái)越朝著智能化的方向發(fā)展。義,人類從十八世紀(jì)末期的蒸汽時(shí)代,過(guò)渡到十九世紀(jì)末機(jī)時(shí)代。如今各行各業(yè)都不離開(kāi)計(jì)算機(jī)。計(jì)算機(jī)科學(xué)作
【參考文獻(xiàn)】:
期刊論文
[1]一種新型多輸入/單輸出DC-DC變換器研究[J]. 曾進(jìn)輝,張伯倫,孫志峰,羅仔翼,莫霜葉,陽(yáng)文闖. 電氣傳動(dòng). 2019(07)
[2]基于PIC16F877A單片機(jī)的儲(chǔ)能電池箱溫度控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)[J]. 王琦,韓天興,賈偉,李林高. 自動(dòng)化與儀表. 2019(06)
[3]基于LabVIEW與Simulink的電力電子電路故障仿真[J]. 羅漪瀾,鄒恩,何忠禮,林舜杰. 現(xiàn)代信息科技. 2019(12)
[4]無(wú)速度平衡自行車的積分分離PID控制算法仿真[J]. 王志龍,黨新安. 計(jì)算機(jī)仿真. 2019(04)
[5]基于串行收發(fā)器的加速器電源數(shù)字控制器研究[J]. 崔淵,高大慶,周忠祖,吳鳳軍,黃玉珍,張華劍,張帥,李繼強(qiáng),譚玉蓮. 原子能科學(xué)技術(shù). 2019(05)
[6]一種適于硬件實(shí)現(xiàn)的快速連通域標(biāo)記算法[J]. 張國(guó)和,徐快,段國(guó)棟,趙晨,梁峰. 西安交通大學(xué)學(xué)報(bào). 2018(08)
[7]一種便攜式光伏電源系統(tǒng)的儲(chǔ)能單元研究[J]. 鐘愛(ài)玲. 電子世界. 2017(16)
[8]MATLAB仿真在《電力電子技術(shù)》課程教學(xué)中的應(yīng)用[J]. 吳文進(jìn),李彥梅,江善和,張朝龍,楊偉. 安慶師范學(xué)院學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版). 2013(02)
[9]MCS-51單片機(jī)匯編語(yǔ)言程序IDE設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[J]. 常冠宇,丁棟. 數(shù)字技術(shù)與應(yīng)用. 2013(05)
[10]高精度磁力計(jì)的數(shù)據(jù)采集模塊設(shè)計(jì)[J]. 萬(wàn)文典,曹大平. 電子技術(shù)應(yīng)用. 2012(09)
碩士論文
[1]遙操作手術(shù)高清視頻無(wú)線傳輸技術(shù)研究[D]. 侯利霖.長(zhǎng)春理工大學(xué) 2018
[2]基于雙倍過(guò)采樣與自適應(yīng)預(yù)測(cè)PID控制的Buck型DC-DC變換器的設(shè)計(jì)[D]. 孫海龍.東南大學(xué) 2017
[3]一種新型移動(dòng)電源管理芯片的研究與設(shè)計(jì)[D]. 王偉.貴州大學(xué) 2017
[4]基于SOPC的PCI-E高速數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的設(shè)計(jì)及實(shí)現(xiàn)[D]. 賈磊.中國(guó)科學(xué)院大學(xué)(中國(guó)科學(xué)院工程管理與信息技術(shù)學(xué)院) 2017
[5]提高瞬態(tài)響應(yīng)的數(shù)字電源控制器設(shè)計(jì)[D]. 鄒萌.東南大學(xué) 2016
[6]基于FPGA的直接數(shù)字頻率合成器研究[D]. 賀理.蘇州大學(xué) 2016
[7]基于PID數(shù)字控制的降壓型DC-DC變換器中的極限環(huán)振蕩分析與研究[D]. 吳承恩.東南大學(xué) 2016
[8]基于DSP和FPGA的電力電子數(shù)字控制平臺(tái)的研究[D]. 陳亞斐.青島科技大學(xué) 2016
[9]數(shù)字DC-DC變換器中核心控制器的研究與設(shè)計(jì)[D]. 李志峰.電子科技大學(xué) 2016
[10]基于FPGA的數(shù)字控制BUCK變換器的設(shè)計(jì)[D]. 汪垚.華中師范大學(xué) 2015
本文編號(hào):3518344
【文章來(lái)源】:北方民族大學(xué)寧夏回族自治區(qū)
【文章頁(yè)數(shù)】:79 頁(yè)
【學(xué)位級(jí)別】:碩士
【部分圖文】:
線性穩(wěn)壓電源結(jié)構(gòu)圖
線性穩(wěn)壓電源的工作原理是將輸出電整管 V 的基極電流做負(fù)反饋調(diào)節(jié)。線性穩(wěn)壓電源變壓器組成,導(dǎo)致其體積龐大,在線性放大區(qū)工相違背,逐漸被淘汰。圖 1-1 線性穩(wěn)壓電源結(jié)構(gòu)圖 1-2 所示,主要運(yùn)用的電力電子器件是晶閘管。采器達(dá)到降壓目的,然后用可控硅實(shí)現(xiàn)整流[2]。相控,需要使用變壓器,導(dǎo)致其體積龐大;可控硅觸了設(shè)計(jì)的復(fù)雜度,不符合電源的發(fā)展要求。
圖 1-3 典型開(kāi)關(guān)電源結(jié)構(gòu)圖交流-直流、交流-交流、直流-直流和直流-交流電路幾的情況。此外,還有交流電源,最常見(jiàn)的交流電源有不些交流電源也處于開(kāi)關(guān)導(dǎo)通、閉合狀態(tài),工作頻率也高對(duì)交流輸出電源做研究,只研究將一種直流電轉(zhuǎn)換成另方式大體經(jīng)歷了三個(gè)階段,早期是模擬控制,后來(lái)出現(xiàn)泛的是數(shù)字控制。如今的開(kāi)關(guān)電源集成模塊包含的功能正、均流等措施,越來(lái)越朝著智能化的方向發(fā)展。義,人類從十八世紀(jì)末期的蒸汽時(shí)代,過(guò)渡到十九世紀(jì)末機(jī)時(shí)代。如今各行各業(yè)都不離開(kāi)計(jì)算機(jī)。計(jì)算機(jī)科學(xué)作
【參考文獻(xiàn)】:
期刊論文
[1]一種新型多輸入/單輸出DC-DC變換器研究[J]. 曾進(jìn)輝,張伯倫,孫志峰,羅仔翼,莫霜葉,陽(yáng)文闖. 電氣傳動(dòng). 2019(07)
[2]基于PIC16F877A單片機(jī)的儲(chǔ)能電池箱溫度控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)[J]. 王琦,韓天興,賈偉,李林高. 自動(dòng)化與儀表. 2019(06)
[3]基于LabVIEW與Simulink的電力電子電路故障仿真[J]. 羅漪瀾,鄒恩,何忠禮,林舜杰. 現(xiàn)代信息科技. 2019(12)
[4]無(wú)速度平衡自行車的積分分離PID控制算法仿真[J]. 王志龍,黨新安. 計(jì)算機(jī)仿真. 2019(04)
[5]基于串行收發(fā)器的加速器電源數(shù)字控制器研究[J]. 崔淵,高大慶,周忠祖,吳鳳軍,黃玉珍,張華劍,張帥,李繼強(qiáng),譚玉蓮. 原子能科學(xué)技術(shù). 2019(05)
[6]一種適于硬件實(shí)現(xiàn)的快速連通域標(biāo)記算法[J]. 張國(guó)和,徐快,段國(guó)棟,趙晨,梁峰. 西安交通大學(xué)學(xué)報(bào). 2018(08)
[7]一種便攜式光伏電源系統(tǒng)的儲(chǔ)能單元研究[J]. 鐘愛(ài)玲. 電子世界. 2017(16)
[8]MATLAB仿真在《電力電子技術(shù)》課程教學(xué)中的應(yīng)用[J]. 吳文進(jìn),李彥梅,江善和,張朝龍,楊偉. 安慶師范學(xué)院學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版). 2013(02)
[9]MCS-51單片機(jī)匯編語(yǔ)言程序IDE設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[J]. 常冠宇,丁棟. 數(shù)字技術(shù)與應(yīng)用. 2013(05)
[10]高精度磁力計(jì)的數(shù)據(jù)采集模塊設(shè)計(jì)[J]. 萬(wàn)文典,曹大平. 電子技術(shù)應(yīng)用. 2012(09)
碩士論文
[1]遙操作手術(shù)高清視頻無(wú)線傳輸技術(shù)研究[D]. 侯利霖.長(zhǎng)春理工大學(xué) 2018
[2]基于雙倍過(guò)采樣與自適應(yīng)預(yù)測(cè)PID控制的Buck型DC-DC變換器的設(shè)計(jì)[D]. 孫海龍.東南大學(xué) 2017
[3]一種新型移動(dòng)電源管理芯片的研究與設(shè)計(jì)[D]. 王偉.貴州大學(xué) 2017
[4]基于SOPC的PCI-E高速數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的設(shè)計(jì)及實(shí)現(xiàn)[D]. 賈磊.中國(guó)科學(xué)院大學(xué)(中國(guó)科學(xué)院工程管理與信息技術(shù)學(xué)院) 2017
[5]提高瞬態(tài)響應(yīng)的數(shù)字電源控制器設(shè)計(jì)[D]. 鄒萌.東南大學(xué) 2016
[6]基于FPGA的直接數(shù)字頻率合成器研究[D]. 賀理.蘇州大學(xué) 2016
[7]基于PID數(shù)字控制的降壓型DC-DC變換器中的極限環(huán)振蕩分析與研究[D]. 吳承恩.東南大學(xué) 2016
[8]基于DSP和FPGA的電力電子數(shù)字控制平臺(tái)的研究[D]. 陳亞斐.青島科技大學(xué) 2016
[9]數(shù)字DC-DC變換器中核心控制器的研究與設(shè)計(jì)[D]. 李志峰.電子科技大學(xué) 2016
[10]基于FPGA的數(shù)字控制BUCK變換器的設(shè)計(jì)[D]. 汪垚.華中師范大學(xué) 2015
本文編號(hào):3518344
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