基于数字控制的移相全桥变换器稳定性分析与自我诊断

论文摘要

稳定是控制系统的重要性能,也是系统能够正常运行的首要条件。控制系统的闭环稳定性一直是系统分析和设计所需要解决的首要问题。随着数字控制技术的发展,数字电源系统的广泛应用,数字控制系统的闭环稳定性问题逐渐引起人们的关注。因此,本文从数字控制的特殊性出发,对数字电源系统稳定性展开研究。本文以基于DSP的移相全桥DC/DC变换器为例,首先按照数字电源系统的设计流程,详细给出了硬件和软件两部分的设计步骤,并利用Matlab设计工具完成了数字闭环控制参数的选取;由于零阶保持器和一拍延时的存在,数字控制电源系统稳定性与传统的模拟系统不同,本文在分析数字延时对稳定性的不良影响后,对数字PI控制方案中,比例与积分参数对数字电源稳定性能的影响进行了研究,并且通过实验对理论分析的结果进行了验证;传统的稳定性测试需要借助网络测试仪来实现,为了体现出数字控制电源的优势,充分利用DSP资源,本文将虚拟仪器的思想运用到数字电源稳定性分析中,研究了数字电源稳定性自我诊断的实现,以Freescale公司的通用型数字信号处理器为控制核心,设计了一套数字电源稳定性自我检测分析的方案,DSP在控制变换器功率变换的同时,完成变换器稳定性的自我检测。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 数字电源概述
• 1.2 稳定性的概述
• 1.3 稳定性自我诊断的概述
• 1.4 课题的研究背景和意义
• 1.5 课题研究内容
• 第二章 数字控制全桥变换器的设计
• 2.1 引言
• 2.2 系统的硬件设计
• 2.2.1 主电路拓扑
• 2.2.2 主电路参数设计
• 2.3 数字控制环的设计
• 2.3.1 系统的建模
• 2.3.2 补偿环节的设计
• 2.4 系统的软件设计
• 2.4.1 关于DSP56F8323
• 2.4.2 DSP 资源配置
• 2.4.3 输出 PWM 模块的设置
• 2.4.4 数字控制算法
• 2.5 实验波形
• 2.6 本章小结
• 第三章 移相全桥数字控制电源系统稳定性分析
• 3.1 引言
• 3.2 稳定性判据
• 3.3 数字控制对稳定性的影响
• 3.3.1 控制延时
• 3.3.2 数字控制环参数的影响
• 3.4 实验测试
• 3.4.1 信号注入点的选择
• 3.4.2 注入方式的选择
• 3.4.3 测试仪参数的设置
• 3.5 实验波形及数据
• 3.5.1 实验波形
• 3.5.2 实验数据
• 3.6 本章小结
• 第四章 数字控制电源稳定性自我诊断的实现
• 4.1 引言
• 4.2 系统的设计思想
• 4.2.1 频率特性测试方法
• 4.2.2 设计思路
• 4.2.3 主要性能指标
• 4.3 扫频信号发生电路
• 4.3.1 直接数字频率合成（DDS）
• 4.3.2 DDS 的基本原理
• 4.3.3 DDS 芯片AD9852
• 4.3.4 DDS 信号发生模块的硬件设计
• 4.4 幅值相位检测电路设计
• 4.4.1 幅值相位检测方法
• 4.4.2 幅值相位检测电路的具体实现
• 4.5 数字控制系统稳定性自我诊断的实现
• 4.5.1 DSP 对扫频信号模块的控制
• 4.5.2 DSP 对幅值相位检测电路的控制
• 4.5.3 DSP 实现稳定性自我诊断的流程图
• 4.6 本章小结
• 第五章 总结与展望
• 5.1 本文主要工作
• 5.2 需要进一步研究的工作
• 参考文献
• 致谢
• 在学期间发表的学术论文
• 获得荣誉