隨著石油勘探與井下測量技術(shù)的發(fā)展,井下設(shè)備對供電電源的要求越來越高。設(shè)備工作狀態(tài)的頻繁切換要求供電電源滿足高動態(tài)性能要求,同時為了保證井下測量精度和儀器的可靠性又要求供電電源能夠表現(xiàn)高穩(wěn)態(tài)性能。因此井下供電電源設(shè)計需要在保證安全穩(wěn)定運行的前提下,提升變換器的動態(tài)和穩(wěn)態(tài)特性,滿足日益嚴格的井下供電要求。本文以提高全橋變換器的穩(wěn)態(tài)精度和響應(yīng)速度為設(shè)計目標,采用V2C控制方法在提升動態(tài)輸出特性、改善穩(wěn)態(tài)輸出精度方面的優(yōu)勢,并配合硬件電路的優(yōu)化設(shè)計,實現(xiàn)了系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)精度和響應(yīng)速度的整體提高,達到了預期指標。首先,分析了影響全橋變換器響應(yīng)速度和穩(wěn)態(tài)精度的因素,并根據(jù)影響因素對濾波器、反饋調(diào)理電路、A/D采樣以及控制策略方面進行優(yōu)化設(shè)計。其次,建立了全橋變換器的V2C控制器小信號模型,通過頻域分析對系統(tǒng)增益、帶寬以及穩(wěn)定性進行了討論,并依據(jù)頻域特性完成控制器反饋系數(shù)和電壓調(diào)節(jié)器參數(shù)整定。然后,建立了控制器的離散迭代模型并給出內(nèi)環(huán)穩(wěn)定條件,提出了動態(tài)斜坡補償?shù)姆椒?在保證穩(wěn)定性的基礎(chǔ)上減小對輸出特性的不利影響。最后,通過仿真和實驗對小信號模型分析結(jié)果進行驗證,同時將V2C控制器與V2控制器和電流型控制... 

【文章頁數(shù)】：86 頁

【學位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
Abstract
第1章 緒論
    1.1 課題研究的目的和意義
    1.2 輸出精度提升方法研究現(xiàn)狀
    1.3 響應(yīng)速度提升方法研究現(xiàn)狀
    1.4 主要研究內(nèi)容
第2章 快速精密全橋變換器設(shè)計
    2.1 引言
    2.2 動態(tài)與穩(wěn)態(tài)特性影響因素分析
        2.2.1 輸出紋波
        2.2.2 穩(wěn)態(tài)誤差
        2.2.3 動態(tài)特性
    2.3 硬件電路改進措施
        2.3.1 EMI濾波器設(shè)計
        2.3.2 反饋調(diào)理電路設(shè)計
        2.3.3 A/D采樣設(shè)計
    2.4 全橋變換器電路設(shè)計
        2.4.1 輸入整流濾波電路設(shè)計
        2.4.2 功率器件與隔直電容選取
        2.4.3 高頻變壓器設(shè)計
        2.4.4 輸出濾波器設(shè)計
        2.4.5 輔助電源設(shè)計
    2.5 本章小結(jié)
第3章 全橋變換器的V~2C控制方法研究
    3.1 V~2C控制方法工作原理分析
    3.2 V~2C控制器的系統(tǒng)建模與分析
        3.2.1 連續(xù)工作模式V~2C控制器小信號建模
        3.2.2 斷續(xù)工作模式V~2C控制器小信號建模
        3.2.3 V~2C控制器模型分析
    3.3 基于混沌理論的系統(tǒng)穩(wěn)定性分析
        3.3.1 V~2C控制全橋變換器離散模型
        3.3.2 V~2C控制全橋變換器穩(wěn)定性分析
    3.4 本章小結(jié)
第4章 全橋變換器性能提升方法仿真分析
    4.1 硬件提升方法仿真分析
        4.1.1 采樣調(diào)理電路仿真
        4.1.2 A/D過采樣仿真
    4.2 V~2C控制方法仿真分析
        4.2.1 輸出精度與動態(tài)特性提升仿真
        4.2.2 穩(wěn)定性仿真
    4.3 本章小結(jié)
第5章 變換器的系統(tǒng)實現(xiàn)與分析
    5.1 系統(tǒng)組成
    5.2 數(shù)字控制器實現(xiàn)
        5.2.1 數(shù)字控制器資源分配
        5.2.2 數(shù)字控制器軟件設(shè)計
    5.3 實驗結(jié)果與分析
    5.4 本章小結(jié)
結(jié)論
參考文獻
攻讀學位期間的學術(shù)成果
致謝


【參考文獻】：
期刊論文
[1]電表計量芯片中sigma-delta ADC的系統(tǒng)級分析[J]. 王龍生,謝亮,金湘亮.  太赫茲科學與電子信息學報. 2014(06)
[2]低紋波電壓10V/200A移相全橋開關(guān)電源設(shè)計[J]. 張俊,彭德強,付寒瑜,楊亮.  艦船電子對抗. 2013(04)
[3]V~2控制Buck變換器等效建模與分岔分析[J]. 何圣仲,周國華,許建平,包伯成,楊平.  物理學報. 2013(11)
[4]Buck DC-DC變換器電感的優(yōu)化設(shè)計[J]. 付園園,姚素英,徐江濤,高靜,陳莞.  南開大學學報(自然科學版). 2012(06)
[5]航天器電源系統(tǒng)的動態(tài)特性研究[J]. 韓大鵬,稅海濤,曾國強,王炎娟.  航天器工程. 2012(05)
[6]模糊控制在井下供電電源中的應(yīng)用[J]. 張新超,李鵬峰,陳紅新,侯增廣.  中國科學技術(shù)大學學報. 2012(07)
[7]VRM動態(tài)響應(yīng)特性的研究[J]. 賀明智,陳騫,鄭瓊林.  北京交通大學學報. 2011(02)
[8]一種基于輸入/輸出反饋線性化的Boost型DC/DC變換器非線性控制方案[J]. 劉錦波,明文龍.  中國電機工程學報. 2010(27)
[9]一種新型高精度數(shù)字DC-DC變換器控制方法研究[J]. 史永勝,史耀華,張普雷.  計算機測量與控制. 2010(04)
[10]電壓模式Buck變換器的分岔控制[J]. 盧偉國,周雒維,羅全明,張曉峰.  電工技術(shù)學報. 2009(04)

博士論文
[1]同步加速器磁場電源的數(shù)字調(diào)節(jié)器研究設(shè)計[D]. 錢湘萍.蘭州大學 2011
[2]數(shù)字DC-DC變換器動態(tài)性能和系統(tǒng)穩(wěn)定性提高方法研究[D]. 佟強.哈爾濱工業(yè)大學 2010

碩士論文
[1]寬范圍輸入直流變換器的研制[D]. 高勇.哈爾濱工業(yè)大學 2014
[2]鋰離子電池充電系統(tǒng)的自適應(yīng)控制方法研究[D]. 趙雷.哈爾濱工業(yè)大學 2013
[3]基于DSP控制的實驗室精密電源研究[D]. 張子玉.西華大學 2013
[4]開關(guān)電源的PCB布局及EMI濾波器設(shè)計[D]. 陳晨.浙江大學 2012
[5]高效高精小功率DC-DC電力變換器設(shè)計與實現(xiàn)[D]. 屈陽.哈爾濱工程大學 2012
[6]基于sigma-delta調(diào)制的低噪聲高效率buck DC-DC變換器的研究與實現(xiàn)[D]. 蔡曙江.復旦大學 2010
[7]DC/DC數(shù)控電源中降低輸出紋波的研究[D]. 馬杰.浙江大學 2003



本文編號：3648813