基于DSP大功率全数字开关电源系统研究

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1、声明本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在指导教师的指导下，独立进行研究所取得的成果。除文中已经注明引用的内容外，本论文不包含其他个人或集体已经发表或撰写过的研究成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本声明的法律责任由本人承担。论文作者签名：趟筮叁日期：坦!三：笸：兰关于学位论文使用权的说明本人完全了解太原理工大学有关保管、使用学位论文的规定，其中包括：①学校有权保管、并向有关部门送交学位论文的原件与复印件；②学校可以采用影印、缩印或其它复制手段复制并保存学位论文；③学校可允许学位论文被查阅或借阅；④学校可以学术交流为目的，复制赠送和交换学位论文；⑤学校可以

2、公布学位论文的全部或部分内容(保密学位论文在解密后遵守此规定)。签名：趟幺鱼日期：丝三：笸。三导师签名：∥‘垅日期：矽13一／o基于DSP大功率全数字开关电源系统研究嗍籼帆哪帅眦舢哪哪肌Y2396216摘要随着科学技术的发展与进步，电源系统也迎来了发展的高峰。目前，市面上的通信电源，UPS等都已经逐渐走向成熟化，但其单机功率都较小，一般是几百瓦到几个千瓦，在对电源功率要求较大的场合，单机无法满足。多机并联工作又会带来电流不均衡问题。所以，设计一款工作稳定、精度高，而且单机功率较大的开关电源，是本文研究的重点。模拟开关电源存在器件老化、温漂和可扩展性差等缺点，不能实现多机协同工作，不利于分布式

3、电源拓扑结构的发展。针对上述问题，本文提出一种基于DSP的单机功率20KW的全数字开关电源设计方案。首先，根据具体的电源设计参数，研究不同主电路拓扑结构的特点、功率适用范围，选定DC／DC主电路的结构，以及相应的主要器件的参数计算和选型。为了满足电源动、静态性能，选择运算速度较快的DSP为核心控制器。结合移相全桥软开关PWM方式，以减小开关管损耗和电压尖峰，达到提高电源系统整体效率的目的。研究移相全桥超前臂和滞后臂实现软开关的过程，分析两桥臂间在实现软开关过程时的差异，提出解决方案。研究谐振电感对滞后臂实现ZVS和占空比丢失现象的影响，给出解决措施。其次，通过电源系统的近似传递函数，针对电源

4、系统的非线性和不确定性，提出使用模糊PID算法，利用模糊控制在线自整定PID的三个参数，实现对电源系统的输出电压及输出电流的闭环全数字控制。深入研究这种太原理工大学硕士研究生学位论文模糊PID控制器的实现过程。利用Matlab对电源系统进行仿真，结果表明，模糊PID控制器在电源系统中比传统PID控制器有超调量小，调节速度快等优势。最后，深入研究TMS320F28335实现移相全桥软开关PWM驱动信号的方法，包括控制器的ePWM模块的介绍、寄存器介绍和具体的实现代码等。通过示波器验证，给出了移相全桥超前臂和滞后臂的驱动波形图。并给出了软件编程的主要流程图。关键词：大功率数字电源，PWM，移相全

5、桥，模糊PID，TMS320F28335太原理工大学硕士研究生学位论文RESEARCH0NHIGH．POWERALL．DIGITALSWlTCHINGPOWERSUPPIjySYSTEMBASEDONDSPABSTRACTWiththedevelopmentandprogressofscienceandtechnology,thepowersystemhasalsousheredinthepeakofdevelopment．Currently,themarketcommunicationpowersupply,UPSandSOhasgraduallybecomemature，butthest

6、and-alonepowersaresmall，generallyafewhundredwattstoseveralkilowatts，torequirelargerpoweroccasions，stand-aloneCannotmeet．Theworkmodeofmultipleparallelwillbringthecurrentimbalance．Therefore，thedesignofastable，highprecision，andlargerstand-alonepowerswitchingpowersupply,isthefocusofthisstudy．Analogswit

7、chingpowersupplydeviceaging，temperaturedriftandscalabilitypoor,Cannotachievemulti-machineworktogether,isnotconducivetothedevelopmentofdistributedpowertopology．Inresponsetotheseproblems，thispaperproposesaDSP