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数字控制通信高频开关电源的研究

作　者: 邵艳红
导　师: 杨善水
学　校: 南京航空航天大学
专　业: 电力电子与电力传动
关键词: 通信电源 移相全桥 倍流整流 数字控制 平面变压器
分类号: TM461
类　型: 硕士论文
年　份: 2009年
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内容摘要


随着通信技术的不断发展,人们对通信电源提出了更高的要求。本文针对通信电源中DC/DC变换器的移相全桥主电路进行了分析和研究,在此基础上提出了采用改进型倍流整流移相全桥电路,来克服传统ZVS PWM全桥变换器存在的一些问题。本文详细分析了改进型倍流整流移相全桥电路的工作原理,利用状态空间平均法分析了倍流整流移相全桥变换器主电路,对其建立了动态模型,并采用移相控制芯片UC3875进行了仿真研究。因为和传统的变压器相比,平面变压器具有体积小、高电流密度、高效率、低漏感等优点,数字控制具有高灵活性、高精度等优点,所以两者成为当前开关电源的研究热点,也是通信电源的发展方向。因此,本文详细介绍了平面变压器的特点及其设计方法,并对数字控制方法进行了研究。本文设计了一台数字控制的通信高频开关电源样机,主电路中采用平面变压器,控制部分采用以TMS320F2812为核心,加上调理、通信等电路构成的数字控制平台,实现对整个变换器的控制、保护和监控。最后给出了实验波形,验证了上述理论的正确性。

全文目录


摘要  4-5
ABSTRACT  5-12
第一章 绪论  12-16
  1.1 通信电源系统的介绍  12-13
  1.2 通信直流一次电源的发展和国内外现状  13-14
  1.3 本文研究的主要内容  14-16
第二章 通信电源拓扑的分析与建模  16-33
  2.1 通信电源拓扑的选择  16
  2.2 改进型倍流整流移相全桥变换器连续状态的分析与设计  16-22
    2.2.1 改进型倍流整流移相全桥变换器连续状态的分析  16-19
    2.2.2 超前管和滞后管实现零电压开通的差异  19-20
    2.2.3 倍流电路关键参数的设计  20-22
  2.3 倍流整流断续状态分析  22-25
    2.3.1 断续电流的分析推导  24-25
  2.4 仿真分析  25-26
  2.5 倍流整流全桥变换器模型  26-31
    2.5.1 Buck 变换器的小信号模型  26-29
    2.5.2 倍流整流移相全桥变换器的小信号模型  29-31
  2.6 本章小结  31-33
第三章 数字控制方法和平面变压器技术的研究  33-46
  3.1 数字控制方法的研究  33-41
    3.1.1 数字PID 控制器  33-40
      3.1.1.1 PID 控制原理  33-34
      3.1.1.2 模拟PID 控制规律的离散化  34-36
      3.1.1.3 数字PID 控制算法的改进  36-40
    3.1.2 模糊控制  40-41
    3.1.3 滑模变结构控制  41
  3.2 平面变压器技术的研究  41-45
    3.2.1 平面变压器类型  42-43
    3.2.2 平面变压器结构设计  43-44
      3.2.2.1 绕组结构  43
      3.2.2.2 变压器磁芯  43-44
    3.2.3 寄生效应与绕组布局  44-45
  3.3 本章小结  45-46
第四章 720W 通信电源的样机设计  46-68
  4.1 设计指标  46
  4.2 系统结构框图  46
  4.3 硬件设计  46-55
    4.3.1 主电路设计  46-51
    4.3.2 采样电路设计  51
    4.3.3 驱动电路设计  51-52
    4.3.4 过流保护电路设计  52
    4.3.5 DSP 控制板电路设计  52-55
  4.4 软件设计  55-61
    4.4.1 双环结构  55-56
    4.4.2 移相角产生方法  56-57
    4.4.3 程序说明  57-61
  4.5 实验结果与分析  61-67
    4.5.1 电压采样电路的实验结果与分析  61
    4.5.2 驱动电路的实验结果与分析  61-62
    4.5.3 总体实验结果与分析  62-66
    4.5.4 突加突卸负载实验结果与分析  66-67
  4.6 本章小结  67-68
第五章 结论  68-69
  5.1 全文总结  68
  5.2 展望  68-69
参考文献  69-73
致谢  73-74
在学期间的研究成果及发表的学术论文  74-75
附录  75

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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 > 整流器
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