本文關鍵詞：AC-AC型Cuk變換器的研究與分析

  更多相關文章： 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

【摘要】：近些年來,電力穩(wěn)壓器充分融合了現代電力電子技術、控制技術和信息技術而得以快速發(fā)展。AC-AC型穩(wěn)壓器因省去中間環(huán)節(jié)電路結構相對簡單,現已成為電力穩(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、性價比高、響應速度快、輸入輸出電氣隔離等特點,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,詳細闡述了現有的各類穩(wěn)壓電源產品及實現原理,并根據發(fā)展熱點與市場需求提出了新型AC_Cuk變換器;研究了相關理論,其中包括交流變換原理、輸出去紋波原理和降低功率開關管損耗方法,并利用Simulink軟件仿真實現。其次,為了實現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;運用狀態(tài)空間平均方程法建立變換器的數學模型,由數學模型求解得到AC_Cuk變換器的相關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補償環(huán)節(jié)對其進行校正。再次,完成AC_Cuk變換器主電路、PWM信號產生及調理電路、IGBT隔離驅動電路等的器件選型、參數選定及其電路的設計;設計了基于閉環(huán)控制系統(tǒng)的信號采集及調理電路、DSP數字控制電路、日歷時鐘模塊及A/D、D/A模塊;繪制了數字控制系統(tǒng)中各部分的軟件流程。最后,制作了一臺AC_Cuk樣機;實際測量電路各部分的實際運行波形與理論分析和仿真得到的結果無異,輸出波形正弦度良好、無交越失真現象,結果令人滿意,驗證了新型變換器能夠實現AC-AC的功能。對課題的下一步工作進行了展望。
【關鍵詞】：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
【學位授予單位】：石家莊鐵道大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：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 電路參數設計26-30
• 2.3.1 電感L1的參數設計27-28
• 2.3.2 電容C1的參數設計28-29
• 2.3.3 電感L2的參數設計29
• 2.3.4 電容Cf參數的設計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 抑制紋波的仿真實驗35-36
• 2.6 帶Miller效應的開關損耗吸收電路36-44
• 2.6.1 Miller效應36-37
• 2.6.2 開關管關斷吸收電路分析與仿真37-44
• 2.7 本章小結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變換器數學模型的建立46-51
• 3.1.2 未加補償網絡的系統(tǒng)分析51-52
• 3.1.3 系統(tǒng)補償網絡設計52-55
• 3.2 電壓閉環(huán)控制系統(tǒng)仿真實驗55-61
• 3.2.1 仿真實驗參數55
• 3.2.2 閉環(huán)仿真結果及分析55-61
• 3.3 本章小結61-62
• 第四章 軟硬件系統(tǒng)的設計及實現62-80
• 4.1 AC_Cuk主電路的設計62-64
• 4.1.1 儲能電容和濾波電容的選擇62
• 4.1.2 儲能電感的設計62-64
• 4.1.3 功率開關管的設計64
• 4.2 AC_Cuk控制電路的硬件設計64-73
• 4.2.1 AC_Cuk控制電路的總設計方案64-65
• 4.2.2 控制電路設計65-73
• 4.3 系統(tǒng)的軟件流程設計73-78
• 4.3.1 主程序設計73-74
• 4.3.2 日歷時鐘程序流程74-75
• 4.3.3 A/D采樣程序流程75-77
• 4.3.4 D/A轉換程序流程77-78
• 4.4 本章小結78-80
• 第五章 系統(tǒng)主要實驗波形80-89
• 5.1 PWM波產生及信號放大電路80-82
• 5.2 IGBT隔離驅動電路82-84
• 5.3 IGBT開通和關斷波形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88-89
• 第六章 結論與展望89-91
• 6.1 結論89-90
• 6.2 展望90-91
• 參考文獻91-93
• 致謝93-94
• 附錄控制電路硬件圖94-95
• 個人簡歷、在學期間的研究成果及發(fā)表的學術論文95

【共引文獻】

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本文編號：650339