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基于ARM控制的新型零电压零电流全桥DC/DC变换器的研制

作　者: 谭俐
导　师: 刘星桥
学　校: 江苏大学
专　业: 电力电子与电力传动
关键词: 软开关 零电压-零电流开关(AVZCS) 移相控制 ARM LPC2210 全桥变换器
分类号: TM46
类　型: 硕士论文
年　份: 2007年
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内容摘要


软开关技术是电力电子装置向高频化、高功率密度化发展的关键技术，已成为现代电力电子技术研究的热点之一。微处理器的出现促进了电力电子变换器的控制技术从传统的模拟控制转向数字控制，数字控制技术可使控制电路大为简化，并能提高系统的抗干扰能力、控制灵活性、通用性以及智能化程度。本文提出了一种利用耦合输出电感的新型次级箝位ZVZCS PWM DC／DC变换器，其反馈控制采用数字化方式。论文分析了该新型变换器的工作原理，推导了变换器各种状态时的参数计算方程；设计了以ARM芯片LPC2210为核心的数字化反馈控制系统，通过软件设计实现了PWM移相控制信号的输出；运用Pspice9.2软件成功地对变换器进行了仿真，分析了各参数对变换器性能的影响，并得出了变换器的优化设计参数；最后研制出基于该新型拓扑和数字化控制策略的1千瓦移相控制零电压零电流软开关电源，给出了其主电路、控制电路、驱动电路、保护电路及高频变压器等的设计过程，并在实验样机上测量出了实际运行时的波形。理论分析与实验结果表明：该变换器拓扑能实现超前桥臂的零电压开关，滞后桥臂的零电流开关；采用ARM微控制器进行数字控制，较传统的纯模拟控制实时反应速度更快、电源稳压性能更好、外围电路更简单、设计更灵活等，为实现智能化数字电源创造了基础，具有广泛的应用前景和巨大的经济价值。

全文目录


摘要  5-6
ABSTRACT  6-9
第一章 绪论  9-23
  1.1 软开关功率变换器  9-16
    1.1.1 软开关功率变换器概述  9-11
    1.1.2 全桥软开关工作原理  11-13
    1.1.3 软开关全桥变换器控制策略  13-14
    1.1.4 移相控制DC/DC全桥软开关功率变换器  14-16
  1.2 嵌入式 ARM处理器  16-17
  1.3 数字化开关电源概述  17-19
  1.4 数字PID控制  19-21
    1.4.1 PID控制原理和特点  19-20
    1.4.2 数字PID控制  20-21
  1.5 国内外研究现状  21-22
  1.6 本文主要研究内容  22-23
第二章 新型ZVZCS全桥变换拓扑的工作原理分析  23-30
  2.1 新型次级箝位ZVZCS全桥变换电路概述  23-24
  2.2 新型次级箝位ZVZCS电路工作过程分析  24-27
  2.3 新型次级箝位ZVZCS电路的几点分析  27-30
第三章 ARM处理器控制策略及软件设计  30-44
  3.1 EASYARM2210开发板功能特点  30-31
  3.2 LPC2210功能描述  31-36
    3.2.1 LPC2210管脚连接模块  31-32
    3.2.2 脉宽调制器PWM模块  32-35
    3.2.3 A/D转换器  35-36
  3.3 基于ARM的控制设计  36-44
    3.3.1 控制方案  36-37
    3.3.2 软件设计  37-41
    3.3.3 仿真和调试  41-43
    3.3.4 程序固化  43-44
第四章 1KW新型ZVZCS开关电源设计  44-60
  4.1 变换器的主电路设计  45
  4.2 控制电路  45-47
  4.3 驱动电路  47-51
    4.3.1 IGBT驱动概述  47-48
    4.3.2 IGBT驱动的基本要求  48-49
    4.3.3 驱动参数计算  49
    4.3.4 IGBT驱动电路的实现  49-51
  4.4 保护电路  51-53
    4.4.1 开关管过流保护  51
    4.4.2 输入、输出保护  51-53
  4.5 电路主要参数设计及器件选择  53-60
    4.5.1 输入滤波电容的选择  53-54
    4.5.2 高频变压器的设计  54-56
    4.5.3 谐振电感的设计  56-57
    4.5.4 输出滤波电感的设计  57-58
    4.5.5 输出滤波电容的选择  58
    4.5.6 输出整流二极管的选择  58-60
第五章 变换器的仿真分析  60-68
  5.1 PSPICE9.2仿真软件简介  60
  5.2 仿真参数与设置  60-63
  5.3 仿真波形与分析  63-68
第六章 样机实验及结果分析  68-74
  6.1 实验内容与目的  68
  6.2 实验系统组成  68-69
  6.3 实验结果与仿真对照分析  69-73
  6.4 实验结论  73-74
第七章 结论  74-76
  小结  74-75
  展望  75-76
参考文献  76-79
致谢  79-80
在学期间发表的论文及参加的科研工作  80

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中图分类: > 工业技术 > 电工技术 > 变压器、变流器及电抗器 > 变流器
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