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电力电子变换器DSP控制电路设计及其EMC研究

作　者: 柳春
导　师: 张逸成；姚勇涛
学　校: 同济大学
专　业: 电机与电器
关键词: DC/AC变换器 数字信号处理器(DSP) 电磁兼容(EMC)
分类号: TM46
类　型: 硕士论文
年　份: 2008年
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内容摘要


本论文主要对燃料电池用DC/AC变换器的主电路拓扑、脉宽调制(PWM)方式、控制系统硬件电路、控制策略以及电磁兼容(EMC)问题进行了研究。考虑到燃料电池(Fuel Cell)的特性和DC/AC变换器的应用场合,本文主要对单相DC/AC变换器做了研究。首先,针对单相DC/AC变换器,分析了它们的主电路拓扑结构、工作原理以及脉宽调制方式。其次,完成了DSP控制系统的软硬件设计。DC/AC变换器的控制系统硬件电路,主要包括DSP最小系统、电源系统、信号检测与调理电路、CAN通信以及SCI串口通信电路等。变换器控制策略则采用电压环控制,瞬时值电压以及有效值电压控制都采用PI调节,并且阐述了如何通过DSP实现PWM脉冲。另外本文还研究了DC/AC变换器控制电路板的电磁兼容(EMC)问题。针对一些电磁干扰(EMI)问题,提出了相应的抑制措施。主要研究了开关电源EMI滤波器的设计方法。最后,经过相关试验,给出了结论,也提出了今后需要进一步研究的方向。

全文目录


摘要  6-7
ABSTRACT  7-11
第1章 绪论  11-17
  1.1 引言  11-12
  1.2 本文选题意义与研究背景  12-13
  1.3 燃料电池简介  13-14
  1.4 DC/AC变换器数字控制技术  14-16
  1.5 本文内容提要  16-17
第2章 DC/AC变换器主电路与调制方法研究  17-24
  2.1 单相DC/AC变换器主电路拓扑  18-19
  2.2 单相DC/AC变换器调制方法  19-24
    2.2.1 PWM脉宽调制技术  19-20
    2.2.2 正弦脉宽调制(SPWM)  20-21
    2.2.3 规则采样法  21-22
    2.2.4 单相三阶SPWM调制方法  22-24
第3章 DC/AC变换器DSP控制电路硬件设计  24-43
  3.1 TMS320LF2407A简介  25-29
    3.1.1 TMS320LF2407A的功能结构  26-27
    3.1.2 TMS320LF2407A最小系统  27-28
    3.1.3 基于DSP的控制系统硬件总体设计  28-29
  3.2 控制系统的电源设计  29-33
    3.2.1 控制系统电源的总体需求  29-30
    3.2.2 电源模块的选择  30-31
    3.2.3 电源模块的保护和滤波措施  31-33
  3.3 电压、电流检测与调理电路设计  33-37
    3.3.1 模数转换模块(ADC)概述  33-34
    3.3.2 直流信号的检测与调理电路  34-35
    3.3.3 交流信号的检测与调理电路  35-37
  3.4 温度调理电路设计  37-38
  3.5 CAN通讯系统的硬件设计  38-41
    3.5.1 CAN总线概述  38-39
    3.5.2 基于DSP的CAN节点的硬件设计  39-41
  3.6 SCI串口通讯电路  41-43
第4章 DC/AC变换器DSP控制电路软件设计  43-54
  4.1 控制方法选取  43-45
  4.2 单相DC/AC变换器建模  45-47
  4.3 模拟控制器设计  47-51
    4.3.1 瞬时值内环设计  47-50
    4.3.2 有效值外环设计  50-51
  4.4 SPWM的软件实现  51-54
第5章 控制电路板的电磁兼容研究  54-71
  5.1 电磁兼容(EMC)概述  54-55
  5.2 DC/AC变换器控制系统的EMC环境分析  55-56
  5.3 电源滤波器的设计  56-67
    5.3.1 传统扼流圈  57
    5.3.2 合成扼流圈  57-58
    5.3.3 线路阻抗稳定网络(LISN)结构  58-59
    5.3.4 滤波器阻抗失配原理  59-63
    5.3.5 滤波器共差模电路结构分析  63-64
    5.3.6 滤波器元器件参数计算  64-65
    5.3.7 电源滤波器试验图  65-67
  5.4 印刷电路板(PCB)级EMC设计  67-70
    5.4.1 PCB设计的一般原则  67-69
    5.4.2 地线电源线处理与去耦电容配置  69-70
  5.5 软件抗干扰措施  70-71
第6章 试验结果与总结  71-73
  6.1 试验结果  71-72
  6.2 总结  72
  6.3 下一步工作方向  72-73
致谢  73-74
参考文献  74-76
个人简历 在读期间发表的学术论文与研究成果  76

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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
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