發(fā)布時(shí)間：2017-09-26 00:00

  本文關(guān)鍵詞：低壓大功率變頻電源研究與設(shè)計(jì)

  更多相關(guān)文章： 低壓大功率 單極性移相控制 MATLAB仿真 輔助電源 DSP數(shù)字化控制

【摘要】：隨著全球進(jìn)入由工業(yè)3.0到工業(yè)4.0過(guò)渡的迅猛發(fā)展時(shí)機(jī),變頻電源特別是大功率變頻電源迎來(lái)了前所有未的挑戰(zhàn)和機(jī)遇。低壓大功率變頻電源由于能夠輸出低壓大電流的特點(diǎn)在航空航天、電鍍電焊等重工業(yè)領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用,其相關(guān)技術(shù)的研究具有重要戰(zhàn)略意義。本文圍繞低壓大功率變頻電源的研究與設(shè)計(jì)展開(kāi)討論,通過(guò)對(duì)比各種拓?fù)浣Y(jié)構(gòu),最終選擇全橋全波式的結(jié)構(gòu)作為低壓大功率變頻電源的主電路拓?fù)?全波結(jié)構(gòu)周波變換器采用多個(gè)MOSFET并聯(lián)進(jìn)行同步整流,以容納更大電流。本文詳細(xì)介紹了單極性移相控制策略的開(kāi)關(guān)模態(tài)和小信號(hào)特性,并分析了低壓大功率變頻電源設(shè)計(jì)中的關(guān)鍵問(wèn)題。本文針對(duì)變頻電源輸出為12V/1000A的情況進(jìn)行了仿真分析和硬件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。本文基于MATLAB仿真軟件,對(duì)整個(gè)系統(tǒng)進(jìn)行仿真模塊的搭建,并進(jìn)行開(kāi)環(huán)和閉環(huán)控制仿真。開(kāi)環(huán)仿真對(duì)相關(guān)波形進(jìn)行了詳細(xì)分析,同時(shí)也為硬件參數(shù)的設(shè)計(jì)提供了參考和驗(yàn)證。閉環(huán)仿真設(shè)計(jì)介紹了單閉環(huán)和雙閉環(huán)兩種控制策略,并根據(jù)理論設(shè)計(jì)了相應(yīng)的控制器,仿真結(jié)果驗(yàn)證了所設(shè)計(jì)控制器的正確性。本文從主電路、控制電路、輔助電源系統(tǒng)三個(gè)方面介紹了所設(shè)計(jì)低壓大功率變頻電源樣機(jī)的硬件結(jié)構(gòu):主電路部分包括三相整流濾波電路、軟啟動(dòng)電路、功率開(kāi)關(guān)管設(shè)計(jì)、磁性器件設(shè)計(jì)幾個(gè)方面;控制電路部分包括DSP核心處理器電路、驅(qū)動(dòng)電路、信號(hào)檢測(cè)與調(diào)理電路、過(guò)流保護(hù)電路幾個(gè)方面;輔助電源部分介紹了兩級(jí)級(jí)聯(lián)結(jié)構(gòu)多路輸出開(kāi)關(guān)電源的拓?fù)浞桨负陀布Y(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。最后基于設(shè)計(jì)本文搭建了12V/1000A變頻電源實(shí)驗(yàn)平臺(tái),并進(jìn)行相關(guān)的實(shí)驗(yàn):輔助電源系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)表明所設(shè)計(jì)的輔助電源具有良好的性能,可以為變頻電源系統(tǒng)提供不同的電壓需求;DSP數(shù)字化實(shí)現(xiàn)與實(shí)驗(yàn)表明DSP應(yīng)用于變頻電源中可以靈活的實(shí)現(xiàn)復(fù)雜的邏輯輸出和控制;驅(qū)動(dòng)電路實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了所設(shè)計(jì)驅(qū)動(dòng)電路的正確性;系統(tǒng)控制策略實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了單極性移相控制策略的可行性和有效性。
【關(guān)鍵詞】：低壓大功率 單極性移相控制 MATLAB仿真 輔助電源 DSP數(shù)字化控制
【學(xué)位授予單位】：華南理工大學(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5-6
• Abstract6-10
• 第一章 緒論10-15
• 1.1 課題背景及研究意義10
• 1.2 變頻電源技術(shù)的發(fā)展10-12
• 1.2.1 逆變環(huán)節(jié)由低頻向高頻的發(fā)展10-11
• 1.2.2 數(shù)字化與智能化的發(fā)展11-12
• 1.3 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀12-13
• 1.4 本文研究?jī)?nèi)容與結(jié)構(gòu)13-15
• 第二章 低壓大功率變頻電源原理分析15-33
• 2.1 低壓大功率變頻電源主電路拓?fù)溥x擇15-16
• 2.2 低壓大功率變頻電源高頻控制策略選擇16-21
• 2.2.1 單極性移相控制策略17-19
• 2.2.2 雙極性移相控制策略19-20
• 2.2.3 兩種移相控制策略對(duì)比與選擇20-21
• 2.3 低壓大功率變頻電源單極性移相控制策略分析21-29
• 2.3.1 開(kāi)關(guān)模態(tài)分析21-26
• 2.3.2 穩(wěn)態(tài)與小信號(hào)分析26-29
• 2.4 低壓大功率變頻電源關(guān)鍵問(wèn)題分析29-32
• 2.4.1 單極性移相控制策略軟開(kāi)關(guān)問(wèn)題29-30
• 2.4.2 副邊占空比丟失與周波變換器換流問(wèn)題30-31
• 2.4.3 周波變換器同步整流MOSFET器件的并聯(lián)均流問(wèn)題31-32
• 2.5 本章總結(jié)32-33
• 第三章 低壓大功率變頻電源開(kāi)環(huán)與閉環(huán)仿真設(shè)計(jì)33-51
• 3.1 開(kāi)環(huán)控制變頻電源仿真分析與設(shè)計(jì)33-40
• 3.1.1 驅(qū)動(dòng)邏輯控制單元設(shè)計(jì)34
• 3.1.2 高頻全橋逆變單元設(shè)計(jì)34-35
• 3.1.3 周波變換器單元設(shè)計(jì)35
• 3.1.4 開(kāi)環(huán)控制系統(tǒng)仿真結(jié)果及分析35-40
• 3.2 電壓?jiǎn)伍]環(huán)反饋控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)與仿真分析40-45
• 3.2.1 補(bǔ)償環(huán)節(jié)設(shè)計(jì)41-43
• 3.2.2 電壓?jiǎn)伍]環(huán)控制系統(tǒng)仿真結(jié)果及分析43-45
• 3.3 PI-P雙環(huán)控制設(shè)計(jì)與仿真45-50
• 3.3.1 電壓外環(huán)電感電流內(nèi)環(huán)雙環(huán)控制策略分析45-47
• 3.3.2 PI-P控制器設(shè)計(jì)與仿真分析47-50
• 3.4 本章小結(jié)50-51
• 第四章 低壓大功率變頻電源系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)51-77
• 4.1 系統(tǒng)整體設(shè)計(jì)方案51-53
• 4.2 主電路硬件設(shè)計(jì)53-63
• 4.2.1 輸入整流濾波電路設(shè)計(jì)53
• 4.2.2 高可靠軟啟動(dòng)電路設(shè)計(jì)53-56
• 4.2.3 高頻變壓器設(shè)計(jì)56-59
• 4.2.4 功率開(kāi)關(guān)管的設(shè)計(jì)59-61
• 4.2.5 輸出LC濾波器設(shè)計(jì)61-63
• 4.3 控制電路設(shè)計(jì)63-70
• 4.3.1 基于TMS320F2812的DSP控制平臺(tái)搭建64-66
• 4.3.2 驅(qū)動(dòng)電路設(shè)計(jì)66-68
• 4.3.3 信號(hào)檢測(cè)與A/D調(diào)理電路設(shè)計(jì)68-69
• 4.3.4 過(guò)流保護(hù)電路設(shè)計(jì)69-70
• 4.4 輔助電源系統(tǒng)設(shè)計(jì)70-75
• 4.4.1 多路輸出輔助電源拓?fù)浞桨冈O(shè)計(jì)70-72
• 4.4.2 輔助電源系統(tǒng)硬件電路設(shè)計(jì)與分析72-75
• 4.5 本章小結(jié)75-77
• 第五章 低壓大功率變頻電源系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)與分析77-92
• 5.1 輔助電源系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)分析77-80
• 5.2 基于DSP的數(shù)字化實(shí)現(xiàn)與實(shí)驗(yàn)分析80-86
• 5.2.1 單極性移相控制策略的DSP實(shí)現(xiàn)80-83
• 5.2.2 DSP軟件實(shí)現(xiàn)與實(shí)驗(yàn)分析83-86
• 5.3 驅(qū)動(dòng)電路驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)86-87
• 5.4 系統(tǒng)控制策略驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)87-91
• 5.5 本章小結(jié)91-92
• 總結(jié)與展望92-94
• 參考文獻(xiàn)94-98
• 攻讀碩士學(xué)位期間取得的研究成果98-99
• 致謝99-100
• 答辯委員會(huì)對(duì)論文的評(píng)定意見(jiàn)100

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