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电子镇流器控制方法仿真平台

作　者: 江兆根
导　师: 许维胜
学　校: 同济大学
专　业: 控制理论与控制工程
关键词: 电子镇流器仿真平台 AC/DC Boost变换器 DC/AC半桥逆变器 PI调节器快速控制原型 DSP
分类号: TM923.61
类　型: 硕士论文
年　份: 2007年
下　载: 244次
引　用: 2次
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内容摘要

20世纪90年代以后，随着绿色照明产业的蓬勃发展，世界上许多国家的大电子公司先后推出了各种性能和用途的电子镇流器专用IC。采用这类器件，不仅可以节省大量的外接元件，使电子镇流器电路的设计大为简化，而且由于其功能强、性能优越、使用灵活方便、具有很高的性能／价格比，这就为电子镇流器的设计工作人员在优化电路设计上带来极大的方便。电子镇流器的性能优劣，在很大程度上和控制IC的性能好坏、功能多寡有很大关系。由于我国对电子镇流器的研究比较晚，技术起点也比较低，和国外相比还有很大一段差距，但是设计出自主的电子镇流器专用IC却势在必行。本文虽然并不涉及到如何设计电子镇流器控制IC，但试图通过努力来提供一套电子镇流器控制方法半实物仿真平台，为电子镇流器控制IC的设计提供实时仿真。本文通过对电子镇流器控制方法仿真平台的设计与搭建，以及对电子镇流器主回路的分析研究，根据电子镇流器电路工作的特点，分析并采用一种合适的控制方法，最终实现将控制方法在仿真平台上的半实物仿真，这些是本课题研究工作的重点。仿真平台的设计与搭建主要涉及到电子镇流器主回路中功率电路的计算和元器件的选型、控制回路中数字DSP控制器的介绍以及DSP控制器外围接口电路的设计。电子镇流器主回路的分析和研究包括对AC／DC Boost变换器工作原理和DC／AC半桥逆变器工作原理的分析和研究。根据电子镇流器电路工作的特点，本文介绍对电子镇流器的控制采用比例积分(PI)调节器的控制方法，设计出控制系统并在MALTAB／Simulink中进行离线仿真，得到仿真结果。利用MATLAB提供的快速控制原型技术，将Simulink框图自动生成目标代码并下载到DSP控制器中进行半实物仿真，得到仿真试验结果。有了这个仿真平台，在设计电子镇流器控制器IC之前，将控制器里面所使用的控制方法在这个仿真平台上进行测试评估，这样既能够及时发现控制方法本身存在的问题，又能方便控制策略的试验改进和各项参数匹配标定，最后选择最优参数来设计控制效果最好的电子镇流器控制器。通过采用这种方法来设计芯片既能缩短开发周期，又能节约成本。

全文目录

摘要  6-7
ABSTRACT  7-11
第1章绪论  11-23
  1.1 电子镇流器与功率因数校正  11-16
    1.1.1 电子镇流器的发展与现状  12-13
    1.1.2 功率因数校正技术的产生及发展  13-15
    1.1.3 控制IC在电子镇流器中的发展与应用  15-16
  1.2 系统仿真技术  16-19
    1.2.1 系统仿真技术的分类及其应用  16-17
    1.2.2 半实物仿真的定义及其特点  17-18
    1.2.3 半实物仿真发展现状及应用  18-19
  1.3 本课题研究的背景和意义  19-20
  1.4 本课题研究的内容和解决的问题  20-23
第2章荧光灯与电子镇流器  23-33
  2.1 荧光灯的特性及工作原理  23-25
    2.1.1 荧光灯的结构组成及特性  23-24
    2.1.2 荧光灯的工作原理  24-25
  2.2 荧光灯对电子镇流器的基本要求  25-26
  2.3 电子镇流器的组成及其优点  26-30
    2.3.1 电子镇流器的组成  26-27
    2.3.2 电子镇流器的优点  27-30
  2.4 电子镇流器主要技术问题  30-32
    2.4.1 电流谐波与线路功率因数  30-31
    2.4.2 电子镇流器与荧光灯的匹配  31-32
    2.4.3 电磁干扰及电磁兼容  32
  2.5 本章小结  32-33
第3章电子镇流器仿真平台的设计与搭建  33-62
  3.1 有源功率因数校正BOOST电路  33-39
    3.1.1 DCM Boost变换器  34-37
    3.1.2 CCM Boost变换器  37-39
  3.2 DCM BOOST变换器的临界条件和临界电感  39-41
  3.3 DCM BOOST变换器的功率因数计算  41-44
  3.4 DCM BOOST电路参数设计  44-47
    3.4.1 DCM升压电感参数设计  44-45
    3.4.2 DCM输出电容的选择  45-46
    3.4.3 半导体器件的选择  46-47
  3.5 DC/AC半桥逆变电路与负载谐振电路  47-57
    3.5.1 半桥式LCC串并联负载谐振电路的分析  48-50
    3.5.2 启动阶段分析  50-52
    3.5.3 稳态工作阶段分析  52-54
    3.5.4 半桥LCC功率变换器的软开关技术  54-55
    3.5.5 半桥LCC功率变换器的参数设计  55-57
  3.6 数字控制器的设计  57-61
    3.6.1 eZdsp F2812板简介  57-59
    3.6.2 电压/电流传感器电路设计  59-60
    3.6.3 光耦隔离及功率管的驱动  60-61
  3.7 本章小结  61-62
第4章电子镇流器控制方法的研究  62-81
  4.1 恒频、DCM控制方案  62-70
    4.1.1 控制方案的分析  62-66
    4.1.2 控制系统设计  66-70
  4.2 控制器的设计  70-76
    4.2.1 MATLAB中的SISO工具简介及使用方法  70-71
    4.2.2 利用SISO进行控制器s域设计  71-73
    4.2.3 控制器的数字再设计  73-76
  4.3 控制系统的离线仿真  76-79
  4.4 半桥逆变控制的实现  79-80
  4.5 本章小结  80-81
第5章快速控制原型及半实物仿真试验  81-91
  5.1 概述  81
  5.2 快速控制原型基础  81-83
    5.2.1 快速控制原型的概念  81-82
    5.2.2 快速控制原型的关键  82
    5.2.3 快速控制原型的特点及开发过程  82-83
  5.3 MATLAB RTW实时仿真工具箱  83-86
    5.3.1 MATLAB简介  83-84
    5.3.2 RTW实时仿真工具箱及开发过程  84-85
    5.3.3 由Simulink模型生成DSP的目标代码  85-86
  5.4 半实物仿真试验验证  86-90
    5.4.1 试验条件  86-89
    5.4.2 试验结果  89-90
  5.5 本章小结  90-91
第6章结论与展望  91-93
  6.1 结论  91-92
  6.2 进一步的工作方向  92-93
致谢  93-94
参考文献  94-97
个人简历在读期间发表的学术论文与研究成果  97

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