数字开关电源的研究

研究生姓名高华丽

学科、专业电机与电器

研究方向功率变换技术

指导教师陈新副教授∽

南京航空航天大学

研究生院自动化学院

二０—０年一月

Ｎ画

Ｒｅｓｅａｒｃｈ

Ｓｕｐｐｌｙ

ＡＴｈｅｓｉｓｉｎ

ＥｌｅｃｔｒｉｃａｌＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ

ｂｙ

ＧａｏＨｈａｌｌ

Ａｄｖｉｓｅｄｂｙ

ＡｓｓｏｃｉａｔｅＰｒｏｆｅｓｓｏｒＣｈｅｎＸｉｎ

ＳｕｂｍｉＲｅｄｉｎＰａｒｔｉａｌＦｕｌｆｉｌｌｍｅｎｔ

ｏｆｔｈｅＲｅｑｕｉｒｅｍｅｎｔｓ

ｆｏｒｔｈｅＤｅｇｒｅｅｏｆ

ＭａｓｔｅｒｏｆＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇＪａｎｕａｒｙ，２０１０

承诺书

本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师指导下，独立进行研究工作所取得的成果。尽我所知，除文中已经注明引用的内容外，本学位论文的研究成果不包含任何他人享有著作权的内容。对本论文所涉及的研究工作做出贡献的其他个人和集体，均已在文中以明确方式标明。

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作者签名：

日期：高华雨－Ｉ＿ｏ／ｏ．３．坷

一

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南京航空航天大学硕士学位论文

摘要

数字处理芯片的发展为电力电子技术提供了新的思路，由此产生的数字开关电源因其重复性强、易于监控等优点，越来越受到人们的重视。将数字信号处理器（ＤＳＰ）与微控制器（ＭＣＵ）融合的数字信号控制器（ＤＳＣ）是数字电源行业的发展趋势。本文采用ＤＳＣ建立数字控制平台，将开关电源的控制数字化，取得了良好的控制效果。

本文首先介绍了数字电源的概念、特点以及数字电源的发展趋势，分析和讨论了设计数字控制系统时的注意事项，为设计数字开关电源提供了理论指导。随后设计了５００Ｗ全数字控制的开关电源样机，采用两级式控制，用平均电流控制前置功率因数补偿电路，移相控制后级ＤＣ／ＤＣ电路，并用Ｌａｂｖｉｅｗ设计了人机界面，实现友好人机互动。本文进行了软硬件设计并给出了实验结果。针对数字控制可编程性、易监控的特点和优势，本文同时研究了单周期控制ＰＦＣ数字算法，相对于平均电流控制ＰＦＣ算法，单周控制算法不含乘法器，运算量大大减少，低性能的ＤＳＣ芯片就能满足控制要求，有利于提高数字电源的性价比。本文最后研究了新型Ｖ２控制方法，研究了在各种调制方式下数字Ｖ２控制Ｂｕｃｋ变换器的算法，仿真结果表明ｖ２控制具有优异的负载瞬态响应特性。关键词：数字控制，ＤＳＣ，ＰＦＣ，平均电流控制，单周控制，移相全桥

数字开关电源的研究

Ｔｈｅｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔｏｆｍｉｃｒｏｐｒｏｃｅｓｓｏｒｐｒｏｖｉｄｅｓ

ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒｈａｓｍａｎｙａｄｖａｎｔａｇｅｓｓｕｃｈ

ｖａｒｉａｔｉｏｎｓ，ｅａｓｙ－ｔｏ－ｂｅｍｏｎｉｔｏｒｅｄａｎｄａｓａｎｅｗｍｅｔｈｏｄｆｏｒｓｗｉｔｃｈｉｎｇｐｏｗｅｒｓｕｐｐｌｙ．Ｄｉｇｉｔａｌｉｔｉｓｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ，ｉｍｍｕｎｅｔｏｃｏｍｐｏｎｅｎｔｃｈａｎｇｅｓｄｕｅｔｏＳＯｏｎ．Ｓｏｔｈｅｍｏｒｅａｎｄｍｏｒｅａｔｔｅｎｔｉｏｎｈａｓｂｅｅｎｐａｉｄ．ＤＳＣｗｈｉｃｈｉｓｔｈｅｉｎｔｅｇｒａｔｉｏｎｏｆｔｈｅＤＳＰａｎｄｔｈｅＭＣＵｉｓｔｈｅｉｎｄｕｓｔｒｙ’Ｓｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔｔｒｅｎｄｏｆｄｉｇｉｔａｌｐｏｗｅｒｓｕｐｐｌｙ．Ｔｈｉｓｔｈｅｓｉｓｆｏｃｕｓｅｓｏｎｔｈｅｓｔｕｄｙ，ｉｍｐｌｅｍｅｎｔａｔｉｏｎａｎｄｉｍｐｒｏｖｅｍｅｎｔｏｆａＤＳＣｂａｓｅｄｄｉｇｉｔａｌｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ．

Ｔｈｉｓｔｈｅｓｉｓｆｉｒｓｔｌｙ

ｄｉｇｉｔａｌｉｎｔｒｏｄｕｃｅｓｏｎｔｈｅｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ，ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓａｎｄｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔｔｒｅｎｄｏｆｔｈｅａｔｅｐｏｗｅｒｓｕｐｐｌｙ，ｓｔｕｄｉｅｓｔｈｅｄｅｓｉｇｎｉｓｓｕｅｓｗｈｉｃｈｆａｃｅｄｂｙｄｅｓｉｇｎｅｒｔｒｙｉｎｇｔｏｏｐｔｉｍｉｚｅｔｈｅ

ｏｎｄｉｇｉｔａｌｃｏｎｔｒｏｌｓｙｓｔｅｍ’Ｓｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ．Ｓｅｃｏｎｄｌｙｔｈｉｓｐａｐｅｒｓｔｕｄｉｅｓ

ｔｈｅｓｗｉｔｃｈｉｎｇｐｏｗｅｒｓｙｓｔｅｍｂａｓｅｄｏｎｔｈｅｄｉｇｉｔａｌｃｏｎｔｒｏｌｔｅｃｈｎｉｑｕｅｏｆＤＳＣｗｈｅｒｅｔｈｅＰＦＣｂｏｏｓｔｃｏｎｖｅｒｔｅｒｗｈｉｃｈｕｓｅｓａｖｅｒａｇｅｃｕｒｒｅｎｔ

ａｃｏｎｔｒｏｌａｒｉｔｈｍｅｔｉｃｉｓｆｏｌｌｏｗｅｄｂｙＤＣｏＤＣｃｏｎｖｅｒｔｅｒｓｔａｇｅｗｈｉｃｈｕｓｅｓｐｈａｓｅ－ｓｈｉｆｔｉｎｇｃｏｎｔｒｏｌ

ａｒｉｔｈｍｅｔｉｃ，ａｎｄｔｈｅＭａｎ－Ｍａｃｈｉｎｅｉｎｔｅｒｆａｃｅｉｓ

ｈａｒｄｗａｒｅａｎｄｓｏｆｔｗａｒｅｄｅｓｉｇｎｅｄｕｓｉｎｇＬａｂｖｉｅｗａｔｌａｓｔ．Ｔｈｉｓｐａｐｅｒｐｒｅｓｅｎｔｔｈｅｄｅｓｉｇｎｉｎｄｅｔａｉｌａｎｄｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌｒｅｓｕｌｔｓ．ＢｅｃａｕｓｅｏｆｔｈｅｃｏｍｐｌｅｘｉｔｙａｎｄｔｈｅｌａｒｇｅｃａｌｃｕｌａｔｉｏｎｏｆｔｈｅａｖｅｒａｇｅｃｕｒｒｅｎｔｃｏｎｔｒｏｌａｒｉｔｈｍｅｔｉｃｕｓｅｄｂｙｔｈｅＰＦＣｓｔａｇｅ，ｏｎｅ－ｃｙｃｌｅｃｏｎｔｒｏｌＰＦＣａｒｉｔｈｍｅｔｉｃｉｓｄｉｓｃｕｓｓｅｄｉｎｔｈｉｓｐａｐｅｒ，ｃｏｎｓｉｄｅｒｉｎｇｔｈｅｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃ

ｄｉｇｉｔａｌｃｏｎｔｒ０１．Ｂｅｃａｕｓｅｏｆａａｎｄｔｈｅａｄｖａｎｔａｇｅｏｆｔｈｅｓｍａｌｌａｍｏｕｎｔｏｆｃａｉｃｕｌａｌｉｏｎｗｉｔｈｏｕｔｍｕｌｔｉｐｌｉｅｒ，ｌｏｗ－ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅｃｈｉｐｗｉｌｌｍｅｅｔｔｈｅｒｅｑｕｉｒｅｍｅｎｔｓｕｓｉｎｇｏｎｅ－ｃｙｃｌｅｃｏｎｔｒｏｌＰＦＣ

ｃｏｎｔｒｏｌａｒｉｔｈｍｅｔｉｃ．Ｔｈｅｔｈｅｓｉｓｆｉｎａｌｌｙｓｔｕｄｉｅｓａｎｏｖｅｌｆｏｒｔｅｃｈｎｉｑｕｅ－旷ｃｏｎｔｒｏｌ（Ｖｏｌｔａｇｅ－ＶｏｌｔａｇｅＣｏｎｔｒ０１）ｗｈｉｃｈｈａｓｂｅｔｔｅｒｔｒａｎｓｉｅｎｔ

ｏｎｒｅｓｐｏｎｓｅＤＣ ＤＣｓｔａｇｅ，ｔｈｅｄｉｇｉｔａｌｃｏｎｔｒｏｌｌａｗｓｆｏｒｅａｃｈ

ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｉｓｍｏｄｕｌａｔｉｏｎｍｅｔｈｏｄｂｕｃｋｃｏｎｖｅｒｔｅｒｉｓｄｅｒｉｖｅｄａｎｄｐｅｒｆｏｒｍｅｄ．

Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｄｉｇｉｔａｌｃｏｎｔｒｏｌ，ＤＳＣ，ＰＦＣ，ａｖｅｒａｇｅｃｕｒｒｅｎｔｃｏｎｔｒｏｌ，ｏｎｅ－ｃｙｃｌｅｃｏｎｔｒｏｌ，ｐｈａｓｅ—ｓｈｉｆｔ

ｆｕｌｌ－ｂｒｉｄｇｅⅡ

１．２数字控制系统的概述………………………………………………………………………。１１．３数字控制电源的发展和现状………………………………………………………………．２

１．３．１数字处理器的发展……………………………………………………………………３ｌ－３．２数字控制电源的发展…………………………………… …… 此处隐藏：3211字，全部文档内容请下载后查看。喜欢就下载吧 ……