张国伟[1]2006年在《基于DSP的单相半桥PFC电路的研究》文中进行了进一步梳理减小电力电子装置尤其是传统的AC/DC整流器对电网的谐波污染,提高装置的功率因数,日益受到国内外学者的密切关注。伴随着数字控制技术的不断发展,越来越多的PFC控制策略通过数字信号处理器(DSP)得以实现。数字化控制电源已成为当今开关电源产品设计的潮流。本文在平均电流模式控制的有源功率因数校正技术的基础上,设计了一种主电路采用新型半桥变换器拓扑结构,控制电路基于数字信号处理器(DSP)的单相功率因数校正器。论文首先对新型单相半桥PFC电路的工作原理进行了系统的分析,对电路的小信号数学模型进行了研究,建立了系统的简化平均小信号数学模型。本文中控制策略采用电流环和电压环双闭环控制结构,控制算法采用传统的PI算法。在系统的简化平均小信号数学模型的基础上,本文详细研究了双闭环系统中PI调节器的设计方法,给出了控制系统主要的硬件设计、部分软件设计以及程序流程图。最后,本文采用TI公司生产的TMS320LF2407A型号的DSP作为主控芯片,设计完成了一套平均电流控制的PFC数字化实验装置。最终使得整个系统具有输入功率因数接近于1,低电流纹波以及输出电压稳定的特性。实验结果证实了理论分析的正确性和控制方案的可行性,取得了预期的效果。
顾宝龙[2]2006年在《基于DSP的叁相有源功率因数校正研究与设计》文中研究指明工业领域中需要大量的AC/DC整流电源。随着现代电力电子技术的不断发展,人们日益意识到低功率因数整流系统造成了谐波污染和电网公害。因此消除电网谐波污染,提高功率因数,成为整流系统的发展趋势。由于中大功率的电力电子设备在电网中占很大的比重,因此高功率因数的叁相整流器的研究已成为当今国内外研究的一大热点。 随着数字控制技术的不断发展,越来越多的控制策略通过数字信号处理器(DSP)得以实现。数字控制的特有优点:简化硬件电路,克服了模拟电路中参数温度漂移的问题,控制灵活且易实现先进控制等,使得所设计的电源产品不仅性能可靠,且易于大批量生产,从而降低了开发周期。因此,数字化控制电源已成为当今于开关电源产品设计的潮流。 本文首先给出了几种常见的叁相功率因数校正方案,并对其进行了比较和分析,在前面的基础上提出了:叁相叁开关叁电平拓扑结构和双闭环控制的策略结合的叁相PFC系统。紧接着介绍了DSP芯片的特点及其在电力电子装置中的应用,首先介绍目前DSP芯片的发展,通过比较选定了TI公司的TMSLF2407芯片作为本文的处理芯片,而后基于对TMSLF2407芯片的内部资源和该芯片数字式PWM信号产生的原
程杰斌[3]2003年在《基于DSP的单相PFC控制器的研究》文中研究说明从电网获取交流电经整流后为设备提供直流电是电力电子技术中应用极为广泛的一种整流方案，然而由这种整流方案设计的电路使输入电流产生严重的畸变，其谐波电流严重污染了电网，输入端功率因数大大下降。随着IEC1000-3-2等国际标准的颁布和强制执行，功率因数校正(PFC)技术已成为电力电子领域的一个研究热点。 本文在平均电流模式控制的有源功率因数校正技术的基础上，设计了一种控制电路基于数字信号处理器(DSP)、主电路采用Boost变换器拓扑结构的全数字单相功率因数校正器，用数字电路代替传统的模拟电路来实现对整个回路的控制，最终使得校正器具有输入功率因数接近于1、低电流谐波以及高转换效率的特性。 PFC系统的控制电路采用电流环与电压环双闭环控制结构，控制算法采用传统的PI算法。文中对PFC电路的小信号模型进行了研究，并建立了系统的简化平均小信号模型，在此基础上，以系统的动态特性和稳定性为设计指标，具体给出了双闭环系统中PI调节器的设计方法。此外，本文对电压与电流的采样算法 西安理工大学硕士学位论文也进行了研究。 实验样机主要由主电路、控制电路和辅助电源电路等叁部分组成。主电路来用B。。St变换器拓扑结构；控制电路主要由核处理器ADSP、21065L、Al3转换器和实现DPWM及地址解码功能的CPLD等器件组成；辅助电源电路为控制电路中各器件提供工作电压。 软件系统由初始化模块、PI算法模块、软启动算法模块、采样算法模块、中断子程序模块等几个可以实现独立功能的模块组成，这些功能模块在主程序的控制连接下，实现了一个完整的系统。这种软件系统不仅使程序简洁、易读，而且更便于系统的升级。 本文的设计思想与相关结论经仿真与实验得到验证。
刘庆雷[4]2007年在《单相PFC数字控制器的研究》文中提出将220V交流电整流为直流电，是电力电子技术应用中最基本的整流方案。但它会使输入电流产生畸变，造成谐波污染，降低输入端功率因数。随着IEC-1000-3-2和EN61000-3-2等国际标准的颁布和强制执行，用于解决谐波污染的功率因数校正(Power Factor Correction，简称PFC)技术已成为电力电子领域的一个研究热点。随着数字控制芯片与数字控制技术的不断发展，越来越多的控制策略通过数字信号处理器(DSP)得以实现。数字化控制电源已成为当今电源产品设计的潮流。论文在平均电流模式控制的基础上，设计了一个主电路采用Boost变换器拓扑结构的单相PFC数字控制器。用数字电路代替传统的模拟电路来实现对整个回路的控制，最终使得本文所设计的具有功率因数校正能力的整流器具有输入功率因数接近于1、低电流谐波的特性。论文的控制策略采用电流环和电压环双闭环控制结构，控制算法采用PI算法。论文首先介绍了PFC数字控制原理，然后对系统的小信号模型进行了研究，建立了系统的小信号模型。在建立的小信号模型的基础上，具体给出了双闭环系统中PI调节器的设计方法，并通过仿真验证了设计的正确性和实验的可行性。最后介绍了控制系统主要的硬件设计、软件设计以及程序流程图，设计完成了一个单相PFC数字控制实验装置，并通过实验获得了较好的实验波形。此外，论文还对电流和电压的采样算法进行了研究。实验结果证实了理论分析的正确性和控制方案的可行性，取得了预期的效果。
王晗[5]2009年在《大功率单相数字APFC的研究与实现》文中进行了进一步梳理在单相电网中，随着电力电子技术的快速发展，越来越多的电力电子设备在电网中投入使用，特别是采用整流桥和电解电容作为前级电路的开关电源电路和交直交变频电路的广泛使用，对电网造成了严重的谐波电流污染。有源功率因数校正（APFC）技术作为解决谐波电流污染的重要技术，得到了广泛的研究和发展。本文主要进行了以下几个方面的研究：对单相APFC的发展情况、研究现状、两个主要谐波标准（IEC61000-3-2和IEC61000-3-12）、拓扑结构、工作原理、控制策略等方面进行了详细的研究、分析和总结，把APFC电路的大功率化和数字化作为本文的主要研究目标；对模拟APFC电路进行了大功率化研究，基于模拟PFC专用控制芯片L4981B设计了一款大功率APFC电路，分析了L4981B的内部结构和工作原理，进行了外围器件参数的设计选型，特别是功率电感、功率开关管以及滤波电容的设计，重点研究了L4981B的开关频率调制的特点，并进行了基于L4981B控制原理的SIMULINK仿真分析，最后对电路进行了大功率试验研究，丰富深化了单相APFC的研究功率等级；分析了无桥功率因数校正（BLPFC）拓扑的工作原理和部分PFC的各种控制策略，结合这两者设计了一款无桥部分APFC电路，采用FPAB50PH60智能功率模块作为电路的主功率器件，单片机ST7MC1K2作为电路的核心控制器，对电感和输出滤波电容等参数进行了设计选型，并进行了仿真分析，总结了BLPFC电路的本质特点，最后进行了大功率试验研究；研究了有桥APFC电路的数字化实现，进行了硬件电路的设计和相关外围器件参数的选型。采用数字信号处理器TMS320LF2808作为核心控制器，具体实现了乘法器这种PFC控制策略的算法，其中包括电流环、电压环的算法的研究和实现，以及数字PI调节器和数字滤波等各种算法的实现。最后进行了数字APFC电路的大功率试验研究，效果良好，达到了设计的目的。
刘淼[6]2012年在《基于DSP的单相功率因数校正控制器研究》文中认为电力电子技术的飞速发展，各种非线性元件的广泛使用，造成电网中高次谐波的增加，降低了功率因数，严重影响了电网电能质量。为了解决电网中存在的此类问题，本课题从单相入手，基于Boost电路，采用数字控制方法设计出一种功率因数校正的控制设备。在工频电网中，理论上输入电压和电流波形都是标准的正弦波形，实际中输入电流往往受电网中谐波的影响而发生畸变，导致了功率因数的降低；为了使工频电网中已经发生畸变的输入电流有效地恢复为正弦波形，将功率因数尽可能提高至1，本课题设计的功率因数校正控制器仍然采用传统的双闭环控制结构，即外环为电压控制环，内环为电流控制环；为了满足输入电流波形不发生畸变，完全跟随输入电压波形，电压环对电网输入电压的采样值处理后，作为电流环的输入基准，输入电流在内环的控制作用下跟随输入电压波形的变化而变化。采用数字控制器来实现双闭环控制系统，通过对Boost电路的小信号模型分析后，得出电流环、电压环、PWM的固有控制系统传递函数，在此基础上，利用PI调节器对固有控制系统进行校正，并对其算法进行分析，采用bode图分析法得出PI环节参数。为了系统实现，本文中设计了控制系统的硬件电路和软件流程图，并采用saber仿真软件对含有PFC电路模型及不含PFC电路模型分别进行搭建，将这两个电路模型进行仿真对比。通过模拟仿真实验，论证了本课题研究的基于DSP的Boost电路PFC控制系统理论分析是可行的、有效的。
刘淼, 何南南, 梅燊华[7]2013年在《基于DSP的单相PFC控制器的建模与仿真》文中研究说明为了减少电力电子装置对电网引起的谐波污染,用电装置电源前端加入功率因数校正(PFC)电路是一种主要手段。讨论了以Boost变换器为主拓扑结构的双闭环PFC数字控制系统;根据电路的等效原理,建立了Boost变换器平均电路下的等效电路模型,并采用小信号分析法,将模型中直流信号量和交流小信号量分离,最终建立了Boost电路的小信号模型,在此基础上,采用Bode图法,以闭环系统的带宽和相位裕量为指标,设计了控制系统的PI调节器;最后Saber仿真工具进行了相应的仿真实验。研究结果表明,该控制系统模型可以有效地控制PF值在99%以上,将THD降低到5%以下,达到了理想的控制效果。
王跃林[8]2008年在《基于DSP的全数字通信高频开关电源的研究与设计》文中研究指明随着电信业的迅猛发展,电信网络总体规模不断扩大,网络结构日益复杂先进。作为通讯支撑系统的通讯用基础电源系统,市场需求逐年增加,其动力之源的重要性也日益突出。庞大的电信网络高效、安全、有序的正常运行,对通信电源系统的品质提出了越来越严格的要求,推动了通信电源向着高效率、高频化、模块化、数字化方向发展。本文在广泛了解通信电源的行业现状和研究热点的基础上,深入研究了开关电源的基本原理及相关技术,重点分析了开关电源功率因数技术及移相全桥软开关PWM技术的基本原理,并在这基础上设计了一款通信机房常用的48V/25A的通信电源模块,该电源模块由功率因数校正和DC/DC变换两级电路组成,采用了一些最新的技术来提高电源的性能。例如,在电路拓扑中引入软开关技术,通过采用移相全桥软开关PWM变换器实现开关管的零电压开通,减小功率器件损耗,提高电源效率;采用高性能的DSP芯片对电源实现数字PWM控制,克服了一般单芯片控制器由于运行频率有限,无法产生足够高频率和精度的PWM输出及无法完成单周期控制的缺陷;引入了智能控制技术,以模糊自适应PID控制算法取代传统的PID算法,提高了开关电源的动态性能。整篇论文以电源设计为主线,在详细分析电路原理的基础上,进行系统的主电路参数设计、辅助电路设计、控制回路设计、仿真研究、软件实现。
张琦[9]2008年在《逆变电源数字化控制技术研究》文中研究指明由于逆变电源应用越来越广泛,对供电质量的要求不断提高,应用模拟控制控制逆变电源的研究与应用已经发展多年,非常成熟,但它仍存在许多不足之处。随着DSP(数字信号处理器)的出现和发展,数字控制系统以其通用性强、抗干扰能力强、控制规律灵活、可实现先进控制算法和便于实时控制等优点被越来越多的应用与逆变电源的控制领域,并且已经成为当今电源技术研究的热点。本文致力于实现逆变电源的数字化叁闭环控制技术的研究。本文研究了逆变电源的控制原理,深入分析了单闭环、双闭环、叁闭环控制系统的特点,建立了单相全桥逆变电源主电路及其控制系统连续时间域与离散时间域的数学模型,并对该数学模型进行了深入分析,并采用MATLAB和SIMULINK、ORCAD等仿真软件建立仿真模型进行仿真实验分析,分析了几种传统控制方案的特点,验证了逆变电源叁闭环控制系统及其数字化的可行性与有效性。对单相全桥逆变电源主电路进行深入研究,分析了主电路参数对系统性能的影响,并对变压器偏磁以及直流侧扰动对系统性能的影响进行分析,给出了有效的解决方案,并得到实验的验证。另外从实践着手分析了该逆变电源实现方案的不足与局限,比如热问题、干扰问题等,并提出了有效的解决措施。立足于工程实际应用与电源系统的具体要求,本文采用TMS320F2812DSP实现400HZ、115V单相逆变电源的叁环全数字化控制,使其达到良好的动态性能与稳态性能,并进一步实现将叁台独立的单相逆变电源级联为叁相逆变电源,通过同步信号连接使叁相间互差120度,且在不平衡负载下仍满足相位要求,另外采用DSP实现叁相逆变电源的通讯、显示、保护等功能。实验结果表明:采用了本文设计的数字化控制技术的逆变电源获得了良好的工程实际运行效果。
张明丹[10]2005年在《单相功率因数校正的数字控制方法的研究》文中提出功率因数校正(Power Factor Correction,简称PFC)技术是电力电子技术的重要组成部分,并已经在越来越多的领域得到应用。上世纪九十年代以来,PFC 控制技术越来越多的引起人们的关注。许多控制策略运用于PFC 电路中,如平均电流控制、峰值电流控制、滞环控制等。为实现闭环控制所设计的数字信处理器(Digital Signal Processor,简称DSP)已广泛应用于电机控制、UPS 等领域。与传统的模拟控制方案相比,数字控制具有许多特有的优点,随着数字控制技术的不断发展,越来越多的控制策略通过DSP得以实现。因此,数字控制对传统的模拟控制提出了新的挑战。本文总结了PFC 数字控制领域各种已有的控制算法和采样算法,并分析其各自的优点与不足,在平均电流模式控制的有源功率因数校正技术的基础上,设计了一种控制电路基于数字信号处理器、主电路采用Boost 变换器拓扑结构的数字控制单相功率因数校正器,用数字电路代替传统的模拟电路来实现对整个回路的控制,最终使得校正器具有输入功率因数接近于1、低电流谐波及高转换效率的特性。PFC 系统的控制电路采用电流环和电压环组成的双闭环结构,控制算法采用传统的PI 算法,并在原有基础上加以改进,电流环中引入了占空比前馈环节,实现了输入端阻抗更加接近纯阻性。文中对PFC 电路的小信号模型进行了研究,并建立了系统的简化小信号模型,在此基础上,以系统的动态特性和稳定性为设计指标,具体给出了双闭环系统中PI 调节参数的设计方法。采样算法的选用上,考虑到开关开通和断开时刻的高频噪声干扰,使用交替边沿采样的采样算法,从而避免了将采样点选在开关开通或断开时刻,较好的抑制了高频噪声对系统性能的影响。在理论分析的基础上,进行了系统软件的编写。系统软件由主程序和一个中断服务子程序构成,包含初始化模块、PI 算法模块、软启动算法模块、采样算法模块等几个可以实现独立功能的模块,这些功能模块通过程序主体的控制连接,实现了一个完整的系统。这种软件系统不仅使程序简洁、易读,而且更便于系统的管理与升级。采用C 语言和汇编语言的混合编程方法来实现程序,以达到最佳的利用DSP 芯片软硬件资源的目的。最后通过仿真和实验分析,证明了理论的正确性,并指出该课题今后的研究方向。
参考文献：
[1]. 基于DSP的单相半桥PFC电路的研究[D]. 张国伟. 燕山大学. 2006
[2]. 基于DSP的叁相有源功率因数校正研究与设计[D]. 顾宝龙. 东华大学. 2006
[3]. 基于DSP的单相PFC控制器的研究[D]. 程杰斌. 西安理工大学. 2003
[4]. 单相PFC数字控制器的研究[D]. 刘庆雷. 广东工业大学. 2007
[5]. 大功率单相数字APFC的研究与实现[D]. 王晗. 上海交通大学. 2009
[6]. 基于DSP的单相功率因数校正控制器研究[D]. 刘淼. 长安大学. 2012
[7]. 基于DSP的单相PFC控制器的建模与仿真[J]. 刘淼, 何南南, 梅燊华. 机电工程. 2013
[8]. 基于DSP的全数字通信高频开关电源的研究与设计[D]. 王跃林. 中南大学. 2008
[9]. 逆变电源数字化控制技术研究[D]. 张琦. 西安理工大学. 2008
[10]. 单相功率因数校正的数字控制方法的研究[D]. 张明丹. 重庆大学. 2005
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