摘要:建立了数字控制DC/DC开关电源闭环系统的s域小信号模型,采用数字重设计法针对给定的系统季数设计了数字补偿器。应用SISO Design Tool仿真平台,在伯德图分析和根轨连法的基础上设计了连续城的模拟补偿器,并进行了离散化处理。在建立系统s城模型时引入了模数转换器和数字脉宽调制发生器产生的延迟效应,使补偿器的设计考虑了采样速率对系统的影响,改善了传统离散设计的误盖。基于教字重设计法构建的数字补偿器实现了对脉宽调制信号的可编程精确控制,保证了变换器闭环工作良好的动态特性。仿真实验结果验证了所设计的数字补偿器的性能。关键词:数字控制系统;模数转换;数字重设计法;数字补偿器;数字脉宽调制1引言传统的开关电源采用模拟控制技术,使用比较器、误差放大器和模拟电源管理芯片等元器件来调整电源输出电压,存在着控制电路复杂、元器件数量多以及控制电路成型后很难修改等缺点,不利于开关电源的集成化和小型化。近年来随着微电子学的迅速发展,电源的控制也已经由模拟控制、模数混合控制,进入到数字控制阶段”,具有可编程性、设计可延续性、元件数量减少、先进的校正能力等优点。以往由于DSP等控制芯片的高成本,数字控制多用于大功率AC/DC变换器、PFC功率因数校正等场合”,而对于DC/DC高频开关电源只是实现了一些数字化的简单应用,如采用MCU提供保护、监控和通信功能。随着数字控制芯片成本的降低,数字控制也逐渐应用于DC/DC直流变换器,直接参与电源的反馈回路控制,实现了信号采样补偿和PWM调节的数字化。数字PID补偿器的设计非常关键,直接决定了电源的输出精度、动态响应等指标。近年来对DC/DC开关电源的数字补偿器的建模研究已有很多论述],主要基于数字重设计法和直接数字设计法。数字重设计是在传统模拟电源研究方法的基础上,首先将数字电源简化为一个连续的线性系统,忽略了采样保持器效应后设计模拟补偿器,然后采用双线性近似(Tustin)、匹配零极点(MPZ)等方法对其离散化得到数字补偿器。直接数字设计是直接建立零阶保持器和被控对象的离散模型,再构建包括离散补偿器的反馈系统。数字重设计和直接数字设计法在高采样速率下设计的数字补偿器性能差别不是很大,只是在低采样速率下直接数字设计更加精确。
上传时间: 2022-06-18
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随着现代光电子技术的迅速发展,各类光电转换器件的不断出现,光电检测技术的应用领域越来越广泛,尤其是微弱光信号检测技术的应用发展。微弱光信号检测中,常常由于信号动态范围宽、背景噪声大给信号检测带来较大的困难。本文根据微弱光信号检测技术原理,设计了一种基于单片机的微弱光信号检测系统。首先,本文探讨了微弱光信号检测技术的研究背景和国内外研究现状,对比了在微弱光信号检测中常用的几种方法。其次,对于微弱光信号检测系统的放大电路模块、电路控制模块、电源电路、信号采集与传输模块进行了详细的介绍和讨论。其中,重点分析了放大电路部分,利用对数放大器的信号压缩功能,结合积分放大器原理实现宽动态、大噪声信号的压缩和变换,使信号平稳变换输出,有效的被提取出来。对于系统的软件部分采用单片机C语言编写程序。然后,利用两种光电二极管(PN型和PIN型)对微弱光信号检测系统的入射光功率特性和入射光频率特性进行了讨论和分析,并测量了实际的发光二极管的光谱。最后,对系统电路测量结果和输出特性进行了总结,并提出了该课题下一步研究工作。微弱光信号检测系统电路的测量结果表明,该系统在微弱光信号检测中达到较理想的效果。系统电路成本较低、速度较快、操作灵活,可以用于多种场合下的微弱信号的检测。关键字:微弱光检测,对数放大器,数据采集,光谱测量
标签: 微弱光信号检测系统
上传时间: 2022-06-18
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在液体中发射足够大的超声波能量,液体会产生“空化效应”。“空化效应”是将超声频的振动加到清洗液中,液体内部会产生拉伸和压缩现象,液体拉伸时会产生气泡,液体压缩时气泡会被压碎破裂。超声波清洗的原理就是在清洗液中产生“空化效应”,气泡的产生与破裂产生强大的机械冲击力,用以清除物体表面的杂质、污垢和油腻。超声波清洗机的清洗速度快,可提高生产效率;操作实现自动化,不须人手接触清洗液,安全可靠,且节省人力;微小的气泡可以到达特殊造型的零部件深处,对深孔、细缝和工件隐蔽处亦可清洗干净,所以超声清洗应用更为广泛;清洗效果好,清洁度高且全部工件清洁度一致,实验显示,利用超声波清洗技术,可得到比风吹、浸润、蒸汽和刷子清洗更好的清洗效果。使用超声波达到清洗目的,需要有容器与清洗液、超声波换能器、超声波电源。超声波换能器是产生超声场的部件,超声波电源用以驱动超声波换能器,向其提供能量,使之产生超声场。通常的超声波清洗机是在匹配电路上加占空比为50%的交流方波信号。本设计采用频率自动跟踪的方式来使超声波换能器处于谐振,满足超声波电源与超声波换能器工作在最佳状态,使得整机达到最佳工作效率。功率检测电路调节脉冲电压的脉宽来改变超声波发生器的输出功率,以实现功率恒定。本文结合超声波电源发展的现状,并针对超声波清洗机对超声波电源的具体要求,提出了电源主电路和控制电路基本结构方案。并对电源的主电路和控制电路进行了理论设计和参数估算。设计了整流滤波电路、移相全桥变换器电路、功率控制电路、频率跟踪电路、匹配电路、驱动和保护电路等。文中还介绍了移相全桥的特点,具体分析了移相全桥变换的工作过程,并对移相全桥电路进行了相应的参数设计。文章最后应用PSPICE软件对整个系统进行了仿真分析,对理论设计进行修正。结果表明系统设计可行,性能指标基本可以满足设计要求。
上传时间: 2022-06-18
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目前市场上的音响功放电源大多采用线性稳压电源,其体积大、能耗高、效率低的特点越来越难以适应当今社会节能环保的需要。音响功放开关电源是顺应国家政策法规,适应市场需求而研制的高效节能电源,其具有功率智能检测,输出电压动态调整的功能,能大幅度提高音响系统的效率。文章分析了开关电源的技术特点,结合音响功放对电源的功能需求,提出了功率智能检测,输出电压动态调整的节能方案,并分别针对低端和高端市场设计了两款音响功放开关电源。低端电源考虑到成本因素,采用模拟器件构建,实现音响系统基本的功率调节功能。高端电源采用全桥移相软开关技术,实现电源本身的低耗高效工作,并采用数字信号处理器(DSP)作为控制模块的核心,其灵活的控制算法能够更加智能的使输出电压随输出功率动态调整,大大降低音响系统内部损耗,提高节能水平。文章针对两款开关电源提出了设计步骤,元器件参数的设计方法,对电路工作原理进行了详细的分析,针对DSP数控高端电源,提出了一种简单可靠的移相脉冲生成策略,设计了一种变参数积分分离Pl算法,并给出DSP控制的基本软件流程。然后制作样机,经实验调试,优化电路结构和元器件参数,实验结果满足设计技术指标。最后,从软硬件两方面着手,对电源设计的抗干扰措施提出基本的解决方案。
上传时间: 2022-06-18
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超声波电源广泛应用于超声波加工、诊断、清洗等领域,其负载超声波换能器是一种将超音频的电能转变为机械振动的器件。由于超声换能器是一种容性负载,因此换能器与发生器之间需要进行阻抗匹配才能工作在最佳状态。串联匹配能够有效滤除开关型电源输出方波存在的高次谐波成分,因此应用较为广泛。但是环境温度或元件老化等原因会导致换能器的谐振频率发生漂移,使谐振系统失谐。传统的解决办法就是频率跟踪,但是频率跟踪只能保证系统整体电压电流同频同相,由于工作频率改变了而匹配电感不变,此时换能器内部动态支路工作在非谐振状态,导致换能器功率损耗和发热,致使输出能量大幅度下降甚至停振,在实际应用中受到限制。所以,在跟踪谐振点调节逆变器开关频率的同时应改变匹配电感才能使谐振系统工作在最高效能状态。针对按固定谐振点匹配超声波换能器电感参数存在的缺点,本文应用耦合振荡法对换能器的匹配电感和耦合频率之间的关系建立数学模型,证实了匹配电感随谐振频率变化的规律。给出利用这一模型与耦合工作频率之间的关系动态选择换能器匹配电感的方法。经过分析比较,选择了基于磁通控制原理的可控电抗器作为匹配电感,通过改变电抗控制度调节电抗值。并给出了实现这一方案的电路原理和控制方法。最后本文以DSPTMS320F2812为核心设计出实现这一原理的超声波逆变电源。实验结果表明基于磁通控制的可控电抗器可以实现电抗值随电抗控制度线性无级可调,由于该电抗器输出正弦波,理论上没有谐波污染。具体采用复合控制策略,稳态时,换能器工作在DPLL锁定频率上;动态时,逐步修改匹配电抗大小,搜索输出电流的最大值,再结合DPLL锁定该频率。配合PS-PWM可实现功率连续可调。该超声波换能系统能够有效的跟随最大电流输出频率,即使频率发生漂移系统仍能保持工作在最佳状态,具有实际应用价值。
上传时间: 2022-06-18
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为了满足一些重要用电设备的连续供电,对电网供电提出了更高的要求。为此,引入一种新型UPS是不间断电源(uninterruptible power system)的英文简称,是能够提供持续、稳定、不间断的电源供应的重要外部设备。UPS先将交流电直流成直流电,一路给蓄电池充电,一路经逆变器变成恒压恒频的交流电,不论是市电供电还是断电由电池供电,总是通过逆变系统提供电力,因而市电停电或来电时无任何转换间断,市电的干扰也完全不影响到UPS的输出端,另外,UPS提供的电力为纯净的正弦波交流电,适用的负载范围宽,可以为多种精密用电设备提供稳定的不间断电源,此外,UPS的优点还在于它的零转换时间以及高质量的输出电源品质,因此它更适合于一些关键性的应用场合.UPS由于其工作方式是先对电池充电,然后再由逆变器将电池的电能逆变成交流,因此在电能的转化过程中有一部分电能将被损失掉。电子技术是根据电子学的原理,运用电子器件设计和制造某种特定功能的电路以解决实际问题的科学,包括信息电子技术和电力电子技术两大分支。信息电子技术包括Analog(模拟)电子技术和Digital(数字)电子技术。电子技术是对电子信号进行处理的技术,处理的方式主要有:信号的发生、放大、滤波、转换。现代电力电子技术的发展方向,是从以低频技术处理问题为主的传统电力电子学,向以高频技术处理问题为主的现代电力电子学方向转变。电力电子技术起始于五十年代末六十年代初的硅整流器件,其发展先后经历了整流器时代、逆变器时代和变频器时代,并促进了电力电子技术在许多新领域的应用。八十年代末期和九十年代初期发展起来的、以功率MOSFET和IGBT为代表的、集高频、高压和大电流于一身的功率半导体复合器件,表明传统电力电子技术已经进入现代电力电子时代。
标签: UPS电源
上传时间: 2022-06-19
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摘要:本文通过介绍汽车直流电气系统的构成和直流滤波器的设计原则,针对汽车音响电源滤波器参数的确定进行介绍,尤其是对各种考虑因素(Over Voltage和IS07637-2中的各种脉冲模型)进行Saber和MathCAD仿真分析作为设计的参考。关键词:汽车音响、直流电源滤波器、瞬态传导干扰脉冲、阻抗失配、汽车电气系统、IS07637,TVS1,汽车电气系统简述近年来,随着汽车功能的不断增加和系统可靠性要求的不断提高,越来越多的电子控制单元(ECU)被引入到汽车设计中,汽车中的电气系统变得越来越复杂,已经成为汽车系统总成的核心。通常,汽车的电气系统分为供电系统和用电设备两部分。供电系统是指给用电设备产生、分配和传递电能装置的总称,它包括发电机、蓄电池、电线束、开关及继电器等,具有低压和直流的特点。汽车用电设备是指汽车电气系统中需要电源供给的设备,如:起动机、空调,音响,车灯,ABS等等,其所需的电能由两个电源供给,即:发电机和蓄电池。其具有单线制供电特点,即:所有用电设备均并联。蓄电池和发电机的电源正极和各用电设备只用一根导线相连,而电源的负极搭接到汽车底盘上,俗称负极搭铁,利用发动机体、汽车车架和车身等金属机体作为一公共电流回路。下图为一汽车的电气系统概要框图(见图1)
上传时间: 2022-06-19
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本文对家用太阳能光伏发电系统进行了研究和设计。首先在太阳能电池工作原理的基础上对其输出特性进行了仿真。根据其输出的非线性关系,阐述了最大功率点跟踪(MPPT)的原理,并结合DC-DC变换器对常用的MPPT算法进行了仿真。通过对比几种方法的优缺点,给出了一种新型MPPT算法。接着对储能蓄电池的充放电特性进行了研究,然后根据负载的要求计算了蓄电池的容量,并采用Boost变换器对其进行充电控制。其次,考虑到蓄电池组的电压等级较低,为使输出220V的交流电,通过分析几种拓扑结构,最终采用“推挽升压电路+全桥逆变”的电源设计方案以提高整个系统的效率,设计包括硬件和软件两部分。在推挽电路中介绍了各元器件参数的选择、高频变压器的设计及其控制电路等,其中PWM驱动电路输出采用图腾柱的方式以增强其驱动能力;逆变电路同样给出了功率开关管、滤波器的选取方法,并设计了过流保护和电压采样调理电路,对滤波器传递函数的仿真验证了设计的合理性。在软件设计中,基于DSP实现了MPPT控制、SPWM驱动信号的生成和P1闭环反馈控制。最后,论文给出了相关实验电路的调试结果,从中可以看出,所设计的电路实现了各部分的功能,并验证了设计的合理性。关键词:太阳能电池;最大功率点跟踪;推挽电路:SPWM:DSP
上传时间: 2022-06-19
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目前以IGBT为开关器件的串联谐振感应加热电源在大功率和高频下的研究是一个热点和难点,为弥补采用模拟电路搭建而成的控制系统的不足,对感应加热电源数字化控制研究是必然趋势。本文以串联谐振型感应加热电源为研究对象,采用T公司的TMS320F2812为控制芯片实现电源控制系统的数字化。首先分析了串联诺振型感应加热电源的负载特性和调功方式,确定了采用相控整流调功控制方式,接着分析了串联诺振逆变器在感性和容性状态下的工作过程确定了系统安全可靠的运行状态。本文设计了电源主电路参数并在Matlab/Simulink仿真环境下搭建了整个系统,仿真分析了串联谱振型感应加热电源的半压启动模式及锁相环频率跟踪能力和功率调节控制。针对感应加热电源的数字控制系统,在讨论了晶闸管相控触发和锁相环的工作原理及研究现状下详细地分析了本课题基于DSP晶闸管相控脉冲数字触发和数字锁相环(DPL)的实现,得出它们各自的优越性,同时分析了感应加热电源的功率控制策略,得出了采用数字PI积分分离的控制方法。本文采用T1公司的TMS320F2812作为系统的控制芯片,搭建了控制系统的DSP外围硬件电路,分析了系统的运行过程并编写了整个控制系统的程序。最后对控制系统进行了试验,验证了理论分析的正确性和控制方案的可行性。
上传时间: 2022-06-20
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本文首先对感应加热电源的发展现状及前景作了分析,并阐述了感应加热的基本原理。从适用于大功率应用场合的电流型并联负载谐振逆变器出发,对比了并联谐振逆变器各种调功方式的优缺点,提出采用高频Buck斩波器做为调节电源输出功率的手段。文中重点对并联谐振逆变器进行分析,对比其各工作状态,指出为保证逆变器可靠运行采用固定重叠角的控制策略,逆变器谱振负载工作在容性准谐振状态;采用基于DSP的数字锁相、频率自动跟踪控制策略,逆变器开关频率快速跟随负载固有频率的变化,谐振负载工作在所期望的弱容性准谐振状态。文中提出了一种精确计算输出功率的方法,提高了电源的输出控制精确度。本文详细阐述了并联型感应加热电源的设计过程,分析了主电路的设计方法以及关键器件的选型,控制系统采用T1公司的TMS320LF2407A DSP作为控制核心,设计了一种可靠的运行保护机制,并对电源的散热系统进行了仿真设计。在上述分析的基础上,本文成功研制出了一台功率为60kw的高性能的并联型中频感应加热电源。试验结果表明,该电源的电气性能达到了预期的指标要求,有利于提高感应加热热场的稳定性,有利于提高感应加热的谐振频率。
上传时间: 2022-06-21
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