电源是电子设备的重要组成部分,其性能的优劣直接影响着电子设备的稳定性和可靠性。随着电子技术的发展,电子设备的种类越来越多,其对电源的要求也更加灵活多样,因此如何很好的解决系统的电源问题已经成为了系统成败的关键因素。 本论文研究选取了BICMOS工艺,具有功耗低、集成度高、驱动能力强等优点。根据电流模式的PWM控制原理,研究设计了一款基于BICMOS工艺的双相DC-DC电源管理芯片。本电源管理芯片自动控制两路单独的转换器工作,两相结构能提供大的输出电流,但是在开关上的功耗却很低。芯片能够精确的调整CPU核心电压,对称不同通道之间的电流。本电源管理芯片单独检测每一通道上的电流,以精确的获得每个通道上的电流信息,从而更好的进行电流对称以及电路的保护。 文中对该DC-DC电源管理芯片的主要功能模块,如振荡器电路、锯齿波发生电路、比较器电路、平均电流电路、电流检测电路等进行了设计并给出了仿真验证结果。该芯片只需外接少数元件就可构成一个高性能的双相DC-DC开关电源,可广泛应用于CPU供电系统等。 通过应用Hspice软件对该变换器芯片的主要模块电路进行仿真,验证了设计方案和理论分析的可行性和正确性,同时在芯片模块电路设计的基础上,应用0.8μmBICMOS工艺设计规则完成了芯片主要模块的版图绘制,编写了DRC、LVS文件并验证了版图的正确性。所设计的基于BICMOS工艺的DC-DC电源管理芯片的均流控制电路达到了预期的要求。
上传时间: 2013-06-06
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直接转矩控制技术是继矢量控制技术之后交流调速领域中新兴的控制技术,它采用空间矢量的分析方法,在定子坐标系下计算并控制转矩和磁链,以获得转矩的高动态性能。比较于矢量控制,它省去了复杂的矢量变换,克服了对电机转子参数的依赖性,具有转矩响应快的优点。然而,异步电动机的直接转矩控制系统存在转矩、电流和磁链脉动较大,开关频率不恒定的问题。本文在传统直接转矩控制的基础上,针对其存在的缺点提出了基于空间矢量脉宽调制的直接转矩控制策略。 这种新型的直接转矩控制策略使空间矢量脉宽调制技术和直接转矩控制技术相结合。把电动机和PWM逆变器看成一体,使电动机获得赋值恒定的近似理想的圆形磁场,解决其转矩、电流、磁链脉动大,开关频率不恒定的问题。在论文撰写的过程中做了如下工作: 根据电机原理和坐标变换理论,建立定子正交α—β两相静止坐标系下的异步电动机的数学模型,包括电机的磁链模型、转矩模型和运动方程。 设计PI控制器,该控制器把转矩和磁链误差信号转换成参考电压,然后通过坐标变换把参考电压变换成SVPWM模块所需的指令电压,对SVPWM模块进行控制。 设计SVPWM控制模块,其中设计了期望电压空间矢量的合成方法,矢量区段的判断,计算了开关器件的导通时间和时刻。 通过理论分析和设计各个模块,组成了控制系统逆变器部分的仿真模型。在MATLAB/SIMULINK仿真工具箱中搭建仿真模型,通过设置合理的仿真参数、电机参数、给定量参数以及PI控制器的控制参数对系统进行仿真研究,从而在理论上验证系统设计的正确性。 仿真实验结果证明了这种基于空间矢量脉宽调制的直接转矩控制方法可以有效改善直接转矩控制系统的性能。减小传统直接转矩控制中的磁链和转矩脉动,并使逆变器工作在恒定的开关频率。最后总结论文所做的研究工作,并展望了今后的研究重点和方向。
上传时间: 2013-04-24
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无刷直流电动机利用电子换相器代替了直流电动机的机械电刷和换向器,不但具有直流电机的调速性能,而且体积小、效率高,在许多领域已得到了广泛应用。采用无位置传感器控制技术,不但可以克服有位置传感器的诸多弊端,而且还进一步拓展了无刷直流电动机的应用领域。近些年来,无位置传感器无刷直流电动机控制技术成为大家研究的热点之一。 本课题紧扣研究热点,以方波无刷直流电动机为控制对象,设计了一套无位置传感器无刷直流电动机控制系统。该系统采用TMS320LF2407ADSP芯片作为控制核心,运用反电动势过零点检测原理和预定位与升频升压相结合的启动方法,实现无位置传感器无刷直流电动机的控制。为了提高系统的调速性能,控制方法采用了转速、电流双闭环控制。 首先,本文研究了无刷直流电动机的基本结构、性能、工作原理及数学模型,利用数学模型在Matlab/Simulink环境中建立无刷直流电动机的仿真模型。接着,给出了系统总体的设计方案,对控制系统设计中的几个关键技术--反电动势过零点及其相位补偿原理、启动、单神经元PID转速控制器以及PWM产生电路进行了深入的研究。 然后,根据控制系统总体方案和系统功能要求,进行软硬件设计。在硬件设计中,主要进行了DSP最小系统、电流和转子位置检测电路、IR2130驱动电路等方面电路的设计。在软件设计中,主要设计出了主程序和A/D中断程序。其中,主程序包括DSP系统设置、变量初始化、电机正反转选择、电机启动、速度计算及显示等方面程序;A/D中断程序包括反电动势计算、换相时刻计算、电流转速调节子程序等方面程序。 最后,经实验结果表明,电机启动快速、稳定,具有较宽的调速范围。同时,该系统还具有结构简单、可靠性高等特点,具有广泛的应用前景。
上传时间: 2013-07-08
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由于高频PWM整流器可以提供正弦化低谐波的输入电流,可控功率因数,及双向能量流动,因此得到越来越广泛的应用。网侧单电感滤波会带来一些问题,首先要想得到较好的滤波效果,必须增大电感值,这样系统的动态性能会变差,而且成本增加。另外,整流器的功率比较大时,交流侧的滤波的损耗也会增大。为了解决上述问题,本文研究了基于LCL滤波的高频PWM整流器。在交流侧应用LCL 滤波器可以减少电流中的高次谐波含量,并在同样的谐波要求下,相对纯电感型滤波器可以降低电感值的大小,提高系统的动态响应。 文章首先对高频PWM整流器的工作原理做了详细的介绍,并对基于L和LCL两种不同的滤波器,分别在ABC静止坐标系,αβ静止坐标系和dq旋转坐标系中建立了数学模型。文章中将L滤波的电压型三相PWM整流器的控制方法应用于LCL滤波情况。基于dq轴模型,提出了双闭环的控制策略,电流内环采用前馈解耦控制。为了提高电流的跟随性能,按照典型Ⅰ型系统设计电流调节器。为了提高电压环的抗干扰性,按照典型Ⅱ型系统设计电压调节器。 文章还详细讨论了LCL滤波器带来的谐振问题,以及参数设计方法,列出了实际系统LCL滤波器参数的设计步骤。文章在MATLAB/SIMULINK环境下建立了PWM整流器仿真模型对系统进行了仿真,按照文章提出的理论设计的仿真系统具有良好的动态和稳态性能。 文章最后基于TMS320LF2407A设计了整流器装置的控制系统硬件和软件,并得到了初步实验结果,能满足控制要求,从而验证了控制方案的正确性。
上传时间: 2013-07-01
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随着国内交流伺服电机等硬件技术逐步成熟,高运算能力的控制芯片与电机控制技术相结合,具有高效、节能和可移植性好等特点,这样使得交流伺服系统成为现代电机伺服驱动系统的一个发展趋势。 本文主要是基于MCU研究和设计了交流永磁电机位置伺服控制系统。针对三相永磁同步电机的物理方程,通过坐标转换,在d-q旋转坐标系下建立转矩方程,采用Id=0的矢量控制策略,建立一套完整的全数字交流位置伺服控制系统。 硬件方面,采用的是瑞萨公司专用电机控制Tiny系列芯片M30262F8作为控制芯片,并由三菱公司的第三代IPM模块PS21564实现功率驱动,简化了系统电路,缩小了系统的体积,提高了系统的可靠性。由交流电流传感器检测三相定子绕组电流;由增量式磁性编码器检测永磁转子位置,并设计一种比较快速的转子初始检测方法。 软件方面,采用结构化语言C和单片机M16C汇编语言混编,实现了单片机初始化、三环控制、电流跟随型PWM控制,提高编写代码的效率,同时保证系统的实时控制性能;由软件方式实现经典PID控制和简单模糊控制相结合构成“串联校正”闭环控制系统,提高了系统的快速性和抗干扰能力。此外,本文对控制策略进行了研究,阐述了模糊PID控制策略;还介绍了SPWM、SVPWM和跟随型PWM调制。 实验结果表明,本文所设计的伺服控制系统能实现电机的启动,调速和定位等,并能达到系统的性能指标。
上传时间: 2013-05-19
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电线电缆是国家经济建设的一项重要的产业,在铁路通信中,皮泡皮通信电缆因为其具有与其它电缆相同性能的情况下,直径小、成本低、重量轻的特点,得到了人们的青睐。而在单线挤塑机中的温度控制直接影响电缆的性能质量。温度控制的可靠与否及其控制精度的高低己成为决定产品质量的关键,温度控制也成为生产工艺的重要组成部分。在工艺控制当中,应尽量减小其超调量、波动、响应时间和偏差,这对产品的质量,产量和原料的节省都是及其重要的。 本文主要针对挤塑机的温度这个参数进行控制。全文主要包括以下几个部分:首先分析了传统PID、和模糊控制的优缺点。在此基础上,系统选用了模糊自适应PID控制算法。在硬件方面,在分析了系统控制对象的基础上,以LPC2131为控制核心,运用MAX6675采集温度、LCD和键盘作为人机交换平台、以PWM方式对固体继电器进行控制。软件方面,在ARM的集成开发环境AD1.2下,利用C语言,进行了软件的设计与调试,实现了硬件的配置和整体控制系统的所有功能。同时也实现了用Modbus协议与PC机通讯的下位机部分程序,并运用串口调试助手V2.2测试了其功能性。另外论文详细的给出了控制平台的各个功能程序模块软件流程。通过在实验室对系统进行了模拟实验,该控制平台运行稳定,可靠,实现了预期的功能,证明了将模糊PID算法引入挤塑机温度控制系统当中,改善了系统的控制效果,具有更好的鲁棒性和自适应能力。
上传时间: 2013-05-23
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本文从感应加热基本原理出发,概述了感应加热技术的现状及发展趋势,在分析串联谐振逆变器各种功率控制策略原理及优缺点的基础上,对于移相调功轻载时的缺陷,本文将有限双极性PWM法引入逆变器轻载时的输出控制,通过DPLL锁相,使滞后桥臂的电压与电流始终保持一定的相位,同时结合非轻载时移相功率调节良好的特性,提出了一种基于DSP的新型功率控制策略,克服了传统移相全桥的缺点,使得高频逆变电源在轻载条件下仍能实现软开关,且轻载时电流连续调节范围广,三角畸变程度轻于PSPWM,大幅度的扩大了负载的适用范围,提高了电源整机效率。 在对新型PWM功率控制串联谐振逆变器工作过程进行分析的基础上,解决了所有开关管的软开关问题;并通过分析功率输出单元的输出电压、电流、功率等,进而得到一个脉冲周期的输出电压、电流及功率的计算式。在这些理论分析的基础上,本文设计了基于新型PWM功率控制策略的感应加热电源实验系统,对主电路各元器件进行了精确计算与设计,设计了以TMS320LF2407A为核心的控制与保护电路,并对DSP外围电路进行设计,同时编写了基于新型PWM功率控制策略,以数字环相环及功率控制算法为核心的DSP程序,相关的仿真与实验系统得到的输出波形很好的验证了新型PWM控制策略的可行性。
上传时间: 2013-04-24
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本文以电机控制DSPTMS320LF2407为核心,结合相关外围电路,运用新型SVPWM控制方法,设计电梯专用变频器。为了达到电梯专用变频器大转矩、高性能的要求,在硬件上提高系统的实时性、抗干扰性和高精度性;在软件上采用新型SVPWM控制方法,以消除死区的负面影响,另外单神经元PID控制器应用于速度环,对速度的调节作用有明显改善。通过软硬件结合的方式,改善电机输出转矩,使电梯控制系统的性能得到提高。 系统主电路主要由三部分组成:整流部分、中间滤波部分和逆变部分,分别用6RI75G-160整流桥模块、电解电容电路和7MBP50RA120IPM模块实现。并设计有起动时防止冲击电流的保护电路,以及防止过压、欠压的保护电路。其中,对逆变模块IPM的驱动控制是控制电路的核心,也是系统实现的主要部分。控制电路以DSP为核心,由IPM驱动隔离控制电路、转速位置检测电路、电流检测电路、电源电路、显示电路和键盘电路组成。对IPM驱动、隔离、控制的效果,直接影响系统的性能,反映了变频器的性能,所以这部分是改善变频器性能的关键部分。另外,本课题拟定的被控对象是永磁同步电动机(PMSM),要对系统实现SVPWM控制,依赖于转子位置的准确、实时检测,只有这样,才能实现正确的矢量变换,准确的输出PWM脉冲,使合成矢量的方向与磁场方向保持实时的垂直,达到良好的控制性能,因此,转子位置检测是提高变频器性能的一个重要环节。 系统采用的控制方式是SVPWM控制。本文从SVPWM原理入手,分析了死区时间对SVPWM控制的负面作用,采用了一种新型SVPWM控制方法,它将SVPWM的180度导通型和120度导通型结合起来,从而达到既可以消除死区影响,又可以提高电源利用率的目的。另外,在速度调节环节,采用单神经元PID控制器,通过反复的仿真证明,在调速比不是很大的情况下,其对速度环的调节作用明显优于传统PID控制器。 通过实验证明,系统基本上达到高性能的控制要求,适合于电梯控制系统。
上传时间: 2013-05-21
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电线电缆是国家经济建设的一项重要的产业,在铁路通信中,皮泡皮通信电缆因为其具有与其它电缆相同性能的情况下,直径小、成本低、重量轻的特点,得到了人们的青睐。而在单线挤塑机中的温度控制直接影响电缆的性能质量。温度控制的可靠与否及其控制精度的高低己成为决定产品质量的关键,温度控制也成为生产工艺的重要组成部分。在工艺控制当中,应尽量减小其超调量、波动、响应时间和偏差,这对产品的质量,产量和原料的节省都是及其重要的。 本文主要针对挤塑机的温度这个参数进行控制。全文主要包括以下几个部分:首先分析了传统PID、和模糊控制的优缺点。在此基础上,系统选用了模糊自适应PID控制算法。在硬件方面,在分析了系统控制对象的基础上,以LPC2131为控制核心,运用MAX6675采集温度、LCD和键盘作为人机交换平台、以PWM方式对固体继电器进行控制。软件方面,在ARM的集成开发环境AD1.2下,利用C语言,进行了软件的设计与调试,实现了硬件的配置和整体控制系统的所有功能。同时也实现了用Modbus协议与PC机通讯的下位机部分程序,并运用串口调试助手V2.2测试了其功能性。另外论文详细的给出了控制平台的各个功能程序模块软件流程。通过在实验室对系统进行了模拟实验,该控制平台运行稳定,可靠,实现了预期的功能,证明了将模糊PID算法引入挤塑机温度控制系统当中,改善了系统的控制效果,具有更好的鲁棒性和自适应能力。
上传时间: 2013-05-31
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电力电子装置的控制技术随着电力电子技术的发展而愈来愈复杂。开关电源是现代电力电子设备中不可或缺的组成部分,其质量的优劣以及体积的大小直接影响电子设备整体性能。高频化、小型化、数字化是开关电源的发展方向。 在应用数字技术进行控制系统设计时,数字控制器的性能决定了控制系统的整体性能。数字化电力电子设备中的控制部分多以MCU/DSP为核心,以软件实现离散域的运算及控制。在很多高频应用的场合,目前常用的控制器(高性能单片机或DSP)的速度往往不能完全满足要求。FPGA具有设计灵活、集成度高、速度快、设计周期短等优点,与单片机和DSP相比,FPGA具有更高的处理速度。同时FPGA应用在数字化电力电子设备中,还可以大大简化控制系统结构,并可实现多种高速算法,具有较高的性价比。 依据FPGA的这些突出优点,本文将FPGA应用于直流开关电源控制器设计中,以实现开关电源数字化和高频化的要求。主要研究工作如下: 介绍了基于FPGA的DC/DC数字控制器中A/D采样控制、数字PI算法的实现;重点描述了采用混合PWM方法实现高分辨率、高精度数字PWM的设计方案,并对各模块进行了仿真测试;用FPGA开发板进行了一部分系统的仿真和实际结果的检测,验证了文中的分析结论,证实了可编程逻辑器件在直流开关电源控制器设计中的应用优势。
上传时间: 2013-07-23
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