【摘要】：隨著數(shù)字化控制策略和現(xiàn)代電力電子技術的飛速發(fā)展,開關電源的數(shù)字化實現(xiàn)逐漸成為現(xiàn)代電源技術的一個熱點課題研究方向。本文選以前級交錯并聯(lián)Boost PFC拓撲與后級移相全橋DC/DC拓撲聯(lián)合的開關電源作為數(shù)字化實現(xiàn)的研究對象,基于UCD3138數(shù)字電源控制芯片,實現(xiàn)Boost PFC、DC/DC在數(shù)字化控制系統(tǒng)中的結合,提高電源的穩(wěn)定性、可靠性、智能化。本文具體研究工作概括如下:首先,對交錯并聯(lián)Boost PFC變換器和移相全橋軟開關DC/DC變換器的工作原理進行了詳細分析,建立了前級和后級的小信號模型,得出了相應的傳遞函數(shù)。對前級的數(shù)字化控制方式進行比較,選取了基于數(shù)字芯片控制的平均電流法,并針對兩相支路電流不平衡給出了相應的控制策略。分析了后級占空比丟失現(xiàn)象和軟開關技術的實現(xiàn)條件,給出了相應的控制策略。其次,根據(jù)數(shù)字化開關電源設計要求和電路工作特性,確定了主電路和輔助電路的主要器件參數(shù)。設計了前級和后級的數(shù)字控制器,結合變換器的小信號模型,利用Matlab工具繪制出開環(huán)Bode圖,驗證理論分析結果。通過對前后級電路的仿真分析,進一步驗證系統(tǒng)控制策略的合理性并得出結論。最后,研制出一臺1.4kW的全數(shù)字化開關電源樣機,前級和后級均由數(shù)字電源芯片UCD3138控制。建立了基于Labview的可視化操作界面,實現(xiàn)輸入輸出狀態(tài)監(jiān)測,故障監(jiān)視與報警,零載睡眠及喚醒控制,使得開關電源的控制更加簡潔、高效。實驗結果表明,電源前級電流紋波在合理范圍內(nèi),功率因數(shù)符合設計要求,電源后級軟開關技術得到了很好的實現(xiàn),輸出電壓紋波在合理范圍內(nèi),帶載能力符合設計要求,電源整機系統(tǒng)在全負載范圍內(nèi)均能夠穩(wěn)定運行。
[Abstract]:With the rapid development of digital control strategy and modern power electronic technology, the digital realization of switching power supply has gradually become a hot topic of modern power supply technology. Based on UCD3138 digital power control chip, the combination of Boost PFC and DC/DC in digital control system is realized to improve the stability, reliability and intelligence of power supply. The small signal models of the front stage and the back stage are given, and the corresponding transfer functions are obtained. Compared with the digital control methods of the front stage, the average current method based on the digital chip control is selected, and the corresponding control strategy is given for the unbalanced current of two-phase branch. The phenomenon of duty cycle loss in the back stage and the realization of soft-switching technology are analyzed. Secondly, according to the design requirements of digital switching power supply and the working characteristics of the circuit, the main device parameters of the main circuit and the auxiliary circuit are determined. Finally, a 1.4 kW full-digital switching power supply prototype is developed. Both the front and rear stages are controlled by the digital power supply chip UCD3138. A visual operation interface based on Labview is established to monitor the input and output states. Fault monitoring and alarm, zero-load sleep and wake-up control make the control of switching power supply more simple and efficient. The experimental results show that the power factor meets the design requirements within a reasonable range of current ripple at the front stage of the power supply, the soft-switching technology at the back stage of the power supply is well realized, the output voltage ripple within a reasonable range, and the load-carrying capacity meets the requirements. Design requirements, the power supply system can operate stably in the full load range.
【學位授予單位】：華僑大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2017
【分類號】：TM46;TN86

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