本文關(guān)鍵詞：AC-AC型Cuk變換器的研究與分析

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【摘要】：近些年來,電力穩(wěn)壓器充分融合了現(xiàn)代電力電子技術(shù)、控制技術(shù)和信息技術(shù)而得以快速發(fā)展。AC-AC型穩(wěn)壓器因省去中間環(huán)節(jié)電路結(jié)構(gòu)相對簡單,現(xiàn)已成為電力穩(wěn)壓電源的一個重要研究方向。文中借鑒DC_Cuk變換器的思想提出了一種新型AC-AC變換器,即AC_Cuk變換器。這種變換器摒棄了鐵磁材料,具有體積小、性價(jià)比高、響應(yīng)速度快、輸入輸出電氣隔離等特點(diǎn),市場前景將非常廣闊。因此,研究AC_Cuk變換器具有十分重要的意義。首先,詳細(xì)闡述了現(xiàn)有的各類穩(wěn)壓電源產(chǎn)品及實(shí)現(xiàn)原理,并根據(jù)發(fā)展熱點(diǎn)與市場需求提出了新型AC_Cuk變換器;研究了相關(guān)理論,其中包括交流變換原理、輸出去紋波原理和降低功率開關(guān)管損耗方法,并利用Simulink軟件仿真實(shí)現(xiàn)。其次,為了實(shí)現(xiàn)AC_Cuk變換器的穩(wěn)壓功能,著重研究了變換器的閉環(huán)控制策略;運(yùn)用狀態(tài)空間平均方程法建立變換器的數(shù)學(xué)模型,由數(shù)學(xué)模型求解得到AC_Cuk變換器的相關(guān)小信號擾動等效模型;由小信號擾動模型得到開環(huán)系統(tǒng)Bode圖并分析其頻率和相位特性,利用PI補(bǔ)償環(huán)節(jié)對其進(jìn)行校正。再次,完成AC_Cuk變換器主電路、PWM信號產(chǎn)生及調(diào)理電路、IGBT隔離驅(qū)動電路等的器件選型、參數(shù)選定及其電路的設(shè)計(jì);設(shè)計(jì)了基于閉環(huán)控制系統(tǒng)的信號采集及調(diào)理電路、DSP數(shù)字控制電路、日歷時(shí)鐘模塊及A/D、D/A模塊;繪制了數(shù)字控制系統(tǒng)中各部分的軟件流程。最后,制作了一臺AC_Cuk樣機(jī);實(shí)際測量電路各部分的實(shí)際運(yùn)行波形與理論分析和仿真得到的結(jié)果無異,輸出波形正弦度良好、無交越失真現(xiàn)象,結(jié)果令人滿意,驗(yàn)證了新型變換器能夠?qū)崿F(xiàn)AC-AC的功能。對課題的下一步工作進(jìn)行了展望。
【關(guān)鍵詞】：穩(wěn)壓電源 AC_Cuk變換器 小信號模型 狀態(tài)空間平均方程 DSP
【學(xué)位授予單位】：石家莊鐵道大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：TM46
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-10
• 第一章 緒論10-19
• 1.1 課題研究的背景和意義10-13
• 1.1.1 選題的背景10-12
• 1.1.2 課題研究的意義12-13
• 1.2 穩(wěn)壓電源的發(fā)展動態(tài)13-17
• 1.2.1 穩(wěn)壓電源的發(fā)展現(xiàn)狀13-16
• 1.2.2 穩(wěn)壓電源的發(fā)展方向16-17
• 1.3 本文研究主要內(nèi)容17-19
• 第二章 AC_Cuk變換器研究19-45
• 2.1 DC_Cuk變換器介紹19-21
• 2.1.1 DC-DC型Cuk電路的工作原理19-21
• 2.2 基于DC_Cuk的AC_Cuk變換器21-26
• 2.2.1 AC_Cuk變換器的開關(guān)控制策略22-23
• 2.2.2 AC_Cuk變換器原理分析23-26
• 2.3 電路參數(shù)設(shè)計(jì)26-30
• 2.3.1 電感L1的參數(shù)設(shè)計(jì)27-28
• 2.3.2 電容C1的參數(shù)設(shè)計(jì)28-29
• 2.3.3 電感L2的參數(shù)設(shè)計(jì)29
• 2.3.4 電容Cf參數(shù)的設(shè)計(jì)29-30
• 2.4 AC_Cuk變換器仿真30-32
• 2.5 輸入、輸出無紋波的AC_Cuk變換器32-36
• 2.5.1 耦合電感去紋波原理32-35
• 2.5.2 抑制紋波的仿真實(shí)驗(yàn)35-36
• 2.6 帶Miller效應(yīng)的開關(guān)損耗吸收電路36-44
• 2.6.1 Miller效應(yīng)36-37
• 2.6.2 開關(guān)管關(guān)斷吸收電路分析與仿真37-44
• 2.7 本章小結(jié)44-45
• 第三章 AC_Cuk閉環(huán)控制原理的分析和校正45-62
• 3.1 系統(tǒng)的閉環(huán)控制策略45-55
• 3.1.1 AC_Cuk變換器數(shù)學(xué)模型的建立46-51
• 3.1.2 未加補(bǔ)償網(wǎng)絡(luò)的系統(tǒng)分析51-52
• 3.1.3 系統(tǒng)補(bǔ)償網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)52-55
• 3.2 電壓閉環(huán)控制系統(tǒng)仿真實(shí)驗(yàn)55-61
• 3.2.1 仿真實(shí)驗(yàn)參數(shù)55
• 3.2.2 閉環(huán)仿真結(jié)果及分析55-61
• 3.3 本章小結(jié)61-62
• 第四章 軟硬件系統(tǒng)的設(shè)計(jì)及實(shí)現(xiàn)62-80
• 4.1 AC_Cuk主電路的設(shè)計(jì)62-64
• 4.1.1 儲能電容和濾波電容的選擇62
• 4.1.2 儲能電感的設(shè)計(jì)62-64
• 4.1.3 功率開關(guān)管的設(shè)計(jì)64
• 4.2 AC_Cuk控制電路的硬件設(shè)計(jì)64-73
• 4.2.1 AC_Cuk控制電路的總設(shè)計(jì)方案64-65
• 4.2.2 控制電路設(shè)計(jì)65-73
• 4.3 系統(tǒng)的軟件流程設(shè)計(jì)73-78
• 4.3.1 主程序設(shè)計(jì)73-74
• 4.3.2 日歷時(shí)鐘程序流程74-75
• 4.3.3 A/D采樣程序流程75-77
• 4.3.4 D/A轉(zhuǎn)換程序流程77-78
• 4.4 本章小結(jié)78-80
• 第五章 系統(tǒng)主要實(shí)驗(yàn)波形80-89
• 5.1 PWM波產(chǎn)生及信號放大電路80-82
• 5.2 IGBT隔離驅(qū)動電路82-84
• 5.3 IGBT開通和關(guān)斷波形84-85
• 5.4 儲能電容的電壓波形85-86
• 5.5 輸出電壓波形及分析86-88
• 5.6 本章小結(jié)88-89
• 第六章 結(jié)論與展望89-91
• 6.1 結(jié)論89-90
• 6.2 展望90-91
• 參考文獻(xiàn)91-93
• 致謝93-94
• 附錄控制電路硬件圖94-95
• 個人簡歷、在學(xué)期間的研究成果及發(fā)表的學(xué)術(shù)論文95

【共引文獻(xiàn)】

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本文編號：650339