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题目:基于微处理器的DC/DC变换器数字化控制研究

关键词:DC/DC变换器,数字化控制,微处理器,Buck变换器,PID控制

  摘要



随着电动汽车和新能源发电等新兴领域得到越来越广泛的关注,作为其关键零部件之一的大功率DC/DC变换器也有着广阔的应用前景。近年来,DC/DC变换器的数字化控制以其结构简单、成本低、体积小、灵活性好以及适于非线性控制等优点,成为了新的发展趋势。本文针对DC/DC变换器的数字化控制,研究了以下几个方面的内容:控制策略研究及性能分析,数字化脉宽调制技术,数字化控制的保护和驱动设计。

控制策略研究及性能分析:DC/DC变换器的数字PID控制适应性好,鲁棒性强,且便于实现,但也存在着响应速度慢的不足。为了提升数字PID控制器的快速性,基于两种改进的PID控制策略,设计了前馈PID控制器和两种滑模变PID控制器,并针对Buck变换器的电压控制,通过仿真和实测波形分析了两种控制策略的优缺点、适用性及引入参数对输出性能的影响。

数字化脉宽调制技术:相比于DC/DC变换器的模拟脉宽调制,数字化脉宽调制技术(DPWM)的抗干扰能力强,稳定性好。基于数字脉宽调制原理和极限环理论,分析了DPWM分辨率的取值范围,并研究了微处理器的DPWM分辨率对采样精度的影响。

数字化控制的保护和驱动设计:从提高DC/DC变换器数字化控制的可靠性出发,设计了基于EPM7128的系统保护,实现了掉电保护、上电延时保护及保护值的数字化查询和标定。针对常用大功率DC/DC变换器,设计了基于IXDN404SI六路并联的IGBT驱动电路,并对驱动波形进行了测量分析。