本文關(guān)鍵詞：中頻開(kāi)關(guān)電源控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：中頻電源廣泛應(yīng)用于航空航天、通信、金屬冶煉、靜電除塵等領(lǐng)域。工頻電源應(yīng)用比較成熟,但是功率因數(shù)低,變壓器體積大、重量重,輸出電壓脈動(dòng)較大、輸出電壓平均值較低,閃絡(luò)發(fā)生后重新恢復(fù)工作的時(shí)間較長(zhǎng),同時(shí)輸出波形單一。高頻電源結(jié)構(gòu)和控制較為復(fù)雜,高頻變壓器的傳導(dǎo)干擾問(wèn)題更嚴(yán)重。中頻電源使用全控器件IGBT,提高了逆變器輸出交流電壓的頻率,很好地解決了以上問(wèn)題。同時(shí)便于對(duì)傳統(tǒng)的工頻電源進(jìn)行改造,是現(xiàn)階段可靠、理想的靜電除塵電源形式。本文對(duì)中頻靜電除塵電源進(jìn)行了研究,設(shè)計(jì)了一臺(tái)基于DSP的中頻靜電除塵電源控制柜。在本文中,首先研究了中頻靜電除塵電源的主電路拓?fù)浣Y(jié)構(gòu),研究了三相橋式整流電路的預(yù)充電方式,完成了功率器件的選型。設(shè)計(jì)了控制系統(tǒng)的電源結(jié)構(gòu)、信號(hào)調(diào)理電路、DSP的最小系統(tǒng)和外圍電路,以及IGBT驅(qū)動(dòng)電路。設(shè)計(jì)了基于FPGA的過(guò)流保護(hù)電路和基于MSP430的多路測(cè)溫保護(hù)電路,提高了靜電除塵電源工作的可靠性。實(shí)現(xiàn)了兩種SPWM調(diào)制方式,并將實(shí)驗(yàn)波形和仿真波形進(jìn)行比較論證。研究了中頻靜電除塵電源的閃絡(luò)保護(hù)方式和閃絡(luò)控制方式。實(shí)現(xiàn)了Modbus通信協(xié)議在控制芯片DSP和MSP430中的移植。
【關(guān)鍵詞】：中頻電源 過(guò)流保護(hù)電路 溫度檢測(cè)電路 調(diào)制方式 Modbus通信協(xié)議
【學(xué)位授予單位】：東南大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：TN86
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-10
• 第一章 緒論10-16
• 1.1 課題背景10-11
• 1.2 靜電除塵基本原理11
• 1.3 影響電除塵器性能的主要因素11-12
• 1.3.1 閃絡(luò)特性11-12
• 1.3.2 輸出電壓的控制12
• 1.4 靜電除塵電源分類12-14
• 1.4.1 工頻靜電除塵電源12-13
• 1.4.2 中頻靜電除塵電源13
• 1.4.3 高頻靜電除塵電源13-14
• 1.5 主要研究?jī)?nèi)容14-16
• 第二章 主電路功率器件的選型16-24
• 2.1 主電路拓?fù)?/span>16
• 2.2 整流電路及預(yù)充電電路16-21
• 2.2.1 傳統(tǒng)的預(yù)充電回路16-18
• 2.2.2 改進(jìn)的預(yù)充電回路18-19
• 2.2.3 整流電路器件選型19-20
• 2.2.4 母線電容的選型20-21
• 2.2.4.1 確定使用母線電容的工作電壓20
• 2.2.4.2 確定使用母線電容的容量20-21
• 2.3 單相全橋逆變電路21-23
• 2.3.1 IGBT選型21-22
• 2.3.1.1 額定電壓的確定21
• 2.3.1.2 額定電流的確定21-22
• 2.3.2 濾波器的設(shè)計(jì)22-23
• 2.4 本章小結(jié)23-24
• 第三章 電源控制系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)24-40
• 3.1 中頻靜電除塵電源樣機(jī)24-25
• 3.2 控制系統(tǒng)電源結(jié)構(gòu)25-26
• 3.3 母線電壓調(diào)理電路26
• 3.4 一次電壓調(diào)理電路26-28
• 3.4.1 絕對(duì)值轉(zhuǎn)換電路原理27
• 3.4.2 絕對(duì)值轉(zhuǎn)換電路仿真波形27-28
• 3.4.3 絕對(duì)值轉(zhuǎn)換電路測(cè)試波形28
• 3.5 一次電流調(diào)理電路28-29
• 3.6 二次電壓電流調(diào)理電路29-31
• 3.6.1 線性光耦典型電路29-30
• 3.6.2 線性光耦隔離電路仿真波形30-31
• 3.6.3 線性光耦隔離電路測(cè)試波形31
• 3.7 開(kāi)關(guān)量輸入輸出電路31-33
• 3.7.1 開(kāi)關(guān)量輸入電路32
• 3.7.2 開(kāi)關(guān)量輸出電路32-33
• 3.8 DSP最小系統(tǒng)33-38
• 3.8.1 DSP系列33-34
• 3.8.1.1 Piccolo系列33
• 3.8.1.2 F24x系列33
• 3.8.1.3 Fixed-point F280x/281x33
• 3.8.1.4 Delfino系列33-34
• 3.8.1.5 Concerto系列34
• 3.8.2 DSP最小系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖34
• 3.8.3 DSP電源電路34-35
• 3.8.4 DSP時(shí)鐘35-36
• 3.8.5 DSP片外參考電壓36
• 3.8.6 EEPROM電路36
• 3.8.7 DSP電壓監(jiān)測(cè)電路36-38
• 3.8.8 JTAG電路38
• 3.9 IGBT驅(qū)動(dòng)電路38-39
• 3.10 本章小結(jié)39-40
• 第四章 保護(hù)電路的設(shè)計(jì)40-56
• 4.1 IGBT保護(hù)電路40-47
• 4.1.1 IGBT損壞的原因40
• 4.1.2 防止IGBT損壞的方法40
• 4.1.3 IGBT短路保護(hù)和過(guò)流保護(hù)40-41
• 4.1.4 基于FPGA的過(guò)流保護(hù)電路41-47
• 4.1.4.1 FPGA系列41-42
• 4.1.4.2 過(guò)流信號(hào)產(chǎn)生電路原理42-43
• 4.1.4.3 過(guò)流信號(hào)產(chǎn)生電路仿真波形43
• 4.1.4.4 過(guò)流信號(hào)產(chǎn)生電路測(cè)試波形43-44
• 4.1.4.5 過(guò)流保護(hù)中的干擾和消抖電路44-45
• 4.1.4.6 脈沖展寬電路45-46
• 4.1.4.7 過(guò)流保護(hù)策略46-47
• 4.2 基于MSP430的測(cè)溫保護(hù)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)47-54
• 4.2.1 恒壓分壓式三線制測(cè)量原理47-48
• 4.2.2 接口電路的設(shè)計(jì)48-49
• 4.2.3 調(diào)理電路的設(shè)計(jì)49-51
• 4.2.4 ADC芯片CS555051-53
• 4.2.4.1 CS5550簡(jiǎn)介51
• 4.2.4.2 MSP430單片機(jī)與CS5550的連接51
• 4.2.4.3 CS5550芯片的配置51-52
• 4.2.4.4 CS5550芯片的命令格式52
• 4.2.4.5 CS5550芯片寫寄存器值操作52
• 4.2.4.6 CS5550芯片讀寄存器值操作52-53
• 4.2.5 測(cè)溫程序流程53
• 4.2.6 測(cè)溫結(jié)果計(jì)算53-54
• 4.3 本章小結(jié)54-56
• 第五章 中頻電源控制程序設(shè)計(jì)56-72
• 5.1 DSP控制程序結(jié)構(gòu)及AD采樣程序56-60
• 5.1.1 DSP控制程序結(jié)構(gòu)56-57
• 5.1.2 采樣程序57-58
• 5.1.3 中斷嵌套的實(shí)現(xiàn)58-60
• 5.2 SPWM控制程序60-69
• 5.2.1 SPWM控制原理60-66
• 5.2.1.1 雙極性SPWM調(diào)制原理及DSP實(shí)現(xiàn)方式60-62
• 5.2.1.2 單極性倍頻SPWM調(diào)制原理及DSP實(shí)現(xiàn)方式62-63
• 5.2.1.3 單極性倍頻SPWM調(diào)制的不對(duì)稱規(guī)則采樣63-66
• 5.2.2 SPWM仿真波形66-67
• 5.2.2.1 雙極性SPWM調(diào)制仿真波形66-67
• 5.2.2.2 單極性倍頻SPWM調(diào)制仿真波形67
• 5.2.3 SPWM測(cè)試波形67-69
• 5.2.3.1 雙極性SPWM調(diào)制測(cè)試波形67-68
• 5.2.3.2 單極性倍頻SPWM調(diào)制測(cè)試波形68-69
• 5.3 中頻靜電除塵電源閃絡(luò)控制程序69-71
• 5.3.1 閃絡(luò)保護(hù)電路70
• 5.3.2 閃絡(luò)控制程序70-71
• 5.4 本章小結(jié)71-72
• 第六章 Modbus-RTU通信協(xié)議在控制芯片中的移植72-84
• 6.1 Modus通信協(xié)議72-75
• 6.1.1 Modbus通信協(xié)議簡(jiǎn)介72
• 6.1.2 Modbus報(bào)文組成72-73
• 6.1.3 兩種串行傳輸模式73-74
• 6.1.3.1 RTU傳輸模式73-74
• 6.1.3.2 ASCⅡ傳輸模式74
• 6.1.4 03和06功能碼描述74-75
• 6.1.4.1 03功能碼：讀保持寄存器74
• 6.1.4.2 06功能碼：寫單個(gè)保持寄存器74-75
• 6.2 Modbus協(xié)議物理層實(shí)現(xiàn)75-76
• 6.3 Modbus通信程序結(jié)構(gòu)76-77
• 6.4 Modbus通信程序流程77-80
• 6.4.1 主循環(huán)程序78-79
• 6.4.2 定時(shí)器中斷程序79
• 6.4.3 串口接收中斷程序79-80
• 6.4.4 串口發(fā)送中斷程序80
• 6.5 Modbus通信測(cè)試波形80-83
• 6.5.1 03功能碼測(cè)試波形81-82
• 6.5.2 06功能碼測(cè)試波形82-83
• 6.6 本章小結(jié)83-84
• 第七章 總結(jié)與展望84-86
• 7.1 本文工作的總結(jié)84
• 7.2 今后工作的展望84-86
• 致謝86-88
• 參考文獻(xiàn)88-94
• 攻讀學(xué)位期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文及成果94

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本文編號(hào)：425894