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基于DSP的单相SPWM逆变器数字化控制技术研究

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基于DSP的单相SPWM逆变器数字化控制技术研究

作者：李学勇南昌航空大学

学位级别：硕士

早期逆变器多采用模拟、开环控制,电路简单成本低,但输出波形谐波畸变、THD值高、系统动态响应慢,当负载突变时,输出电压会出现很大波动且需要较长时间才能稳定,当输入电压波动时,输出电压也不稳定。因此开环控制只适用于对电能质量要... 详细信息

早期逆变器多采用模拟、开环控制,电路简单成本低,但输出波形谐波畸变、THD值高、系统动态响应慢,当负载突变时,输出电压会出现很大波动且需要较长时间才能稳定,当输入电压波动时,输出电压也不稳定。因此开环控制只适用于对电能质量要求不高的场合,而对于要求较高的场合,必须采用闭环控制策略来克服开环控制的局限性。如今,逆变电源应用日益广泛,并且随着高性能数字信号处理器(DSP )的出现,逆变电源的全数字化控制成为现实。数字控制硬件电路结构简单,可靠性高,可实现先进的控制算法及便于实时控制。本文研究了一种以TMS320LF2407A型DSP为控制核心的单相逆变器数字控制系统。本数字系统将输出电感电流引入控制系统,和输出电容电压一起形成双闭环控制,在双闭环控制系统中,外环回路是定值控制系统,内环回路是随动控制系统,外环调节器可以按照负荷变化相应地调整内环调节器的给定值,使调节系统仍然具有较好的品质,所以双环控制系统对负荷变化具有较强的适应能力,可使逆变电源的输出性能得到较大的改进。文章首先阐述了逆变电源数字化控制的优越性及现有数字控制策略,具体分析了SPWM单相全桥逆变电源的控制技术及其实现方式,建立了单相SPWM逆变器数学模型并利用MATLAB进行了仿真验证。针对以DSP为微处理器的逆变器数字控制系统,文章详细分析了其理论及实验需求,在此基础上,对整个硬件系统平台进行了详细的设计,包括电源整体结构、主电路、滤波电路、驱动电路、信号调理电路等。控制系统软件则重点阐述逆变器数字控制系统主要设计环节,给出了软件的总体结构。选定单输出电压控制、输出电压外环和电感电流内环的双环控制逆变器作为研究对象,通过在离散域的控制器设计,分析对比了两种控制策略下逆变器的稳定性和动态响应,结果表明双环控制逆变器在稳定性和动态响应上都要优于单电压环控制逆变器。最后,文章阐述了控制系统的实现,解决了实现逆变器数字控制系统面临的主要问题,并给出了原理样机的参数设计和实现控制思想的软件流程图,对原理样机进行了实验验证,实验结果验证了该控制系统的正确性和有效性。

关键词：逆变器 SPWM 数字信号处理器数字化控制双环控制

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数字化控制冷却装置在材料研究中的应用

昆明理工大学学报（理工版） 2008年第1期33卷 19-22页

作者：史海霞周晓玲昆明理工大学机电工程学院云南昆明650093

阐述了利用现代机电一体化技术及计算机技术设计制作的数字化控制冷却装置在材料研究中的作用,以若干个与材料研究密切相关的环节为着眼点,讨论了装置用于监控冷却介质的转换温度、研究合金元素及热处理工艺参数对相变点的改变、测定介... 详细信息

阐述了利用现代机电一体化技术及计算机技术设计制作的数字化控制冷却装置在材料研究中的作用,以若干个与材料研究密切相关的环节为着眼点,讨论了装置用于监控冷却介质的转换温度、研究合金元素及热处理工艺参数对相变点的改变、测定介质冷却特性等的作用及可行性,为材料和材料性能设计提供了一个新的研究手段.对热处理工艺实现自动化具有积极的指导性作用.

关键词：数字化控制冷却装置机电一体化工件材料淬火冷却

可控谐波阻抗AC/DC变流器及其数字化控制研究

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可控谐波阻抗AC/DC变流器及其数字化控制研究

作者：徐衍伟燕山大学

学位级别：硕士

随着各种电力电子装置的广泛应用,谐波问题日益严重,如何降低谐波污染的研究成为现代电源发展的一个重大课题。本文旨在设计全数字化高性能AC/DC变流器。本系统采用两级拓扑,前级采用Boost PFC电路,运用可控谐波阻抗（Programmable Harm... 详细信息

随着各种电力电子装置的广泛应用,谐波问题日益严重,如何降低谐波污染的研究成为现代电源发展的一个重大课题。本文旨在设计全数字化高性能AC/DC变流器。本系统采用两级拓扑,前级采用Boost PFC电路,运用可控谐波阻抗（Programmable Harmonic Impedance,PHI）控制方法,后级采用LLC全桥谐振电路,运用变频控制方法。采用FPGA作为数字化控制芯片,实现对系统的全程控制。对前级PHI控制电路,介绍了PHI变流器工作原理,并通过建模对其抑制电网畸变进行了详细的分析。详细介绍了PHI控制的两种方法,并对两者进行了比较。通过系统仿真验证了理论分析的正确性,并给出前级电路参数的具体设计过程。对后级LLC电路,运用基波分析法得到LLC电路的等效模型,推导出电压增益特性曲线。分析了工作区间的运行特性,利用分段线性状态空间法对LLC电路进行了小信号建模,并通过仿真验证了变流器运行特性的正确性。本系统以Xilinx的FPGA作为主控芯片,采用Verilog HDL语言实现各模块的算法。运用自顶向下和自底向上的思想完成了数据读取控制、PI调节、串行通讯、变频等模块的设计,并给出了软件实现图及仿真时序图。完成了PC机与FPGA的串行通讯设计,PC机采用VB软件进行编程,具有良好的人机界面。通过设计和制作实验平台,对以上的理论分析和软硬件设计进行了验证。

关键词：可控谐波阻抗数字化控制 AC/DC FPGA LLC谐振

基于DSP的在线式UPS数字化控制技术研究

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基于DSP的在线式UPS数字化控制技术研究

作者：罗广华中科技大学

学位级别：硕士

随着IT,IC产业以及PC机的广泛应用,个人和企业对于数据的保护要求得到了极大的提高,各种通讯设备及其存储设备需要在24小时不间断运行,因而不间断电源(UPS)的市场需求极大。同时,现代信息技术的进步也推动着恒压恒频(CVCF)电源向着数字... 详细信息

随着IT,IC产业以及PC机的广泛应用,个人和企业对于数据的保护要求得到了极大的提高,各种通讯设备及其存储设备需要在24小时不间断运行,因而不间断电源(UPS)的市场需求极大。同时,现代信息技术的进步也推动着恒压恒频(CVCF)电源向着数字化方向发展。本文致力于一种三相输入三相输出(三进三出)的在线式20kva的高功率UPS研究,提出了针对功率因数校正(PFC)的新的控制策略和逆变(INV)控制参数设计的新方法。文中介绍了UPS电源的发展现状以及其分类,和一台三进三出在线式UPS硬件结构;利用平均状态空间法抽象出整流器和三电平逆变的控制对象模型。设计相应的硬件拓扑结构的AC/DC整流,DC/AC逆变控制方法。提出了输入电压和BUS电压解耦策略以及电感补偿因子,使PFC控制效果得到了优化。在INV控制参数设计过程中,采用了将延时环节进行pade逼近的方法,提高了参数校正的准确性和INV的供电质量。通过控制系统结构框图和波特图分析了该控制系统的动态性能和稳态性能。在软件设计中,从AD采样部分,PWM调制部分,控制器的离散化等三个方面给出了中断控制程序和软件系统的程序主流程图以及软起,锁相,切换三个重要的子功能模块。本文对控制方案进行了验证,通过Simulink仿真进行了控制器参数的调节。得到了不同参数对输入电流,输出电压的瞬态性和稳态性的影响规律,并获取了最佳的控制参数,最终实验验证了此控制方案的有效性和可行性。

关键词：在线式UPS 平均状态空间功率因数校正(PFC) 三电平逆变数字化控制