本文關(guān)鍵詞：基于FPGA的數(shù)字控制BUCK變換器的設(shè)計(jì)

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【摘要】：近年來(lái),隨著智能硬件的興起,各種電子類產(chǎn)品層出不窮,伴隨著電子產(chǎn)品功能的增多,耗電量也在不斷地攀升,因此當(dāng)前很多領(lǐng)域?qū)﹄娫吹囊笠苍谧兊弥鸩教嵘?所以,目前DC-DC變換器的研究越來(lái)越成為一個(gè)主流方向。由于FPGA靈活高效、開(kāi)發(fā)速度快等優(yōu)點(diǎn),其在DC-DC變換器領(lǐng)域的地位變得越來(lái)越重要。本文在學(xué)習(xí)和分析了各種常用DC-DC電路的基礎(chǔ)上,設(shè)計(jì)了一種基于FPGA的數(shù)字控制BUCK型DC-DC變換器,主要工作如下：1,介紹分析了DC-DC變換器的基本原理、不同的工作模式和建模方法,說(shuō)明了根據(jù)不同設(shè)計(jì)要求選取DC-DC變換器中電感以及電容的具體方法,并詳細(xì)對(duì)比了基于單片機(jī)、DSP和FPGA進(jìn)行控制的BUCK變換器的各種不同特點(diǎn),以及基于FPGA的BUCK變換器控制電路的優(yōu)點(diǎn)。2,討論了BUCK變換器的極限環(huán)效應(yīng)產(chǎn)生的影響以及出現(xiàn)的原因,并相應(yīng)的提出了避免極限環(huán)出現(xiàn)的方法,然后根據(jù)設(shè)計(jì)要求對(duì)ADC采樣模塊的芯片、分辨率等進(jìn)行了設(shè)計(jì),接著通過(guò)對(duì)傳統(tǒng)PID控制算法進(jìn)行離散化得到數(shù)字增量式PID算法,最后根據(jù)前面兩個(gè)模塊的設(shè)計(jì)給出了DPWM模塊的分辨率和具體實(shí)現(xiàn)方法。3,通過(guò)對(duì)系統(tǒng)仿真以及硬件電路進(jìn)行實(shí)驗(yàn)測(cè)試得到相應(yīng)的結(jié)果,實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析表明,設(shè)計(jì)的基于FPGA的BUCK型DC-DC變換器可以很好地滿足設(shè)計(jì)目的,在動(dòng)態(tài)性和穩(wěn)定性方面都達(dá)到了設(shè)計(jì)要求。
【關(guān)鍵詞】：DC-DC FPGA 數(shù)字PWM 數(shù)字PID
【學(xué)位授予單位】：華中師范大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：TM46
【目錄】：

• 摘要5-6
• Abstract6-9
• 第一章 緒論9-17
• 1.1 引言9
• 1.2 開(kāi)關(guān)電源的研究背景和現(xiàn)狀9-15
• 1.2.1 開(kāi)關(guān)電源的研究背景和意義10-11
• 1.2.2 數(shù)字開(kāi)關(guān)電源的研究現(xiàn)狀11-14
• 1.2.3 數(shù)字開(kāi)關(guān)電源的優(yōu)勢(shì)及其缺陷14-15
• 1.3 本文的主要內(nèi)容安排15-17
• 第二章 DC-DC變換器的工作原理和控制方式17-31
• 2.1 DC-DC變換器電路的基本原理17-22
• 2.1.1 DC-DC變換器的基本結(jié)構(gòu)和工作原理17-19
• 2.1.2 BUCK電路的兩種工作模式DCM、CCM19-22
• 2.2 DC-DC變換器的系統(tǒng)建模和電路參數(shù)的設(shè)計(jì)22-28
• 2.2.1 DC-DC變換器的狀態(tài)空間平均法建模22-27
• 2.2.2 BUCK變換器功率級(jí)電路的參數(shù)設(shè)計(jì)規(guī)律27-28
• 2.3 開(kāi)關(guān)電源的常用數(shù)字控制方法28-31
• 2.3.1 基于單片機(jī)的控制方式29
• 2.3.2 基于DSP的控制方式29
• 2.3.3 基于FPGA的控制方式29-31
• 第三章 BUCK變換器的數(shù)字控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)31-47
• 3.1 變換器數(shù)字控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)需要注意主要的問(wèn)題31-33
• 3.1.1 ADC分辨率31-32
• 3.1.2 極限環(huán)和DPWM分辨率32-33
• 3.2 ADC電路的設(shè)計(jì)33-35
• 3.2.1 ADC電路結(jié)構(gòu)和原理33-35
• 3.2.2 ADC采樣芯片的選擇35
• 3.3 DPID控制算法的設(shè)計(jì)35-40
• 3.3.1 PID控制原理36-37
• 3.3.2 PID控制算法的離散化37-38
• 3.3.3 數(shù)字PID控制算法在FPGA里的實(shí)現(xiàn)方法38-39
• 3.3.4 PID系數(shù)的整定39-40
• 3.4 DPWM發(fā)生器的設(shè)計(jì)40-47
• 3.4.1 DPWM的基本原理40-41
• 3.4.2 不同類型DPWM的實(shí)現(xiàn)方法41-46
• 3.4.3 DPWM分辨率的選擇46-47
• 第四章 基于FPGA的實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)的仿真與驗(yàn)證47-58
• 4.1 實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)及開(kāi)發(fā)流程47-50
• 4.1.1 系統(tǒng)軟件介紹47-48
• 4.1.2 FPGA的一般開(kāi)發(fā)步驟48-50
• 4.2 數(shù)字控制系統(tǒng)的仿真50-54
• 4.2.1 ADC控制模塊仿真50-52
• 4.2.2 數(shù)字PID控制模塊仿真52-53
• 4.2.3 數(shù)字PWM模塊仿真53-54
• 4.3 系統(tǒng)電路實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析54-58
• 4.3.1 系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)性能測(cè)設(shè)55-56
• 4.3.2 系統(tǒng)動(dòng)態(tài)性能測(cè)設(shè)56-57
• 4.3.3 測(cè)試結(jié)果分析57-58
• 第五章 總結(jié)與展望58-59
• 參考文獻(xiàn)59-62
• 致謝62

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1 王宗培，孫禮明，孫寶奎;五相混合式步進(jìn)電動(dòng)機(jī)buck型驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)單步響應(yīng)特性的研究[J];電工技術(shù)學(xué)報(bào);1997年06期

2 吳福永;高效BUCK變換器的設(shè)計(jì)[J];電力電子技術(shù);2001年03期

3 朱成花,張方華,嚴(yán)仰光;兩端穩(wěn)壓軟開(kāi)關(guān)雙向BUCK/BOOST變換器研究[J];南京航空航天大學(xué)學(xué)報(bào);2004年02期

4 劉興發(fā);周挺;王勝國(guó);;BUCK變換器的一種多環(huán)控制研究[J];通信電源技術(shù);2006年06期

5 夏鵬;韋文生;姚云飛;崔徐佳;;一種風(fēng)光組合發(fā)電系統(tǒng)中的BUCK電路[J];溫州大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版);2013年01期

6 王斌;邰永紅;楊鄭浩;;低壓大電流高效率同步整流BUCK變換器的分析與設(shè)計(jì)[J];航空電子技術(shù);2013年02期

7 章賽軍,楊永宏,柯建興,李達(dá)義;電壓反饋型BUCK變換器環(huán)路補(bǔ)償設(shè)計(jì)[J];通信電源技術(shù);2004年06期

8 李榮;羅曉曙;賢燕華;;三階并聯(lián)BUCK變換器的建模及非線性動(dòng)力學(xué)行為初探[J];廣西物理;2006年01期

9 殷立;王順強(qiáng);;BUCK-BOOST變換器的輸出能量分析及電感電容優(yōu)化設(shè)計(jì)[J];自動(dòng)化應(yīng)用;2012年08期

10 林濤;高麗;丁元偉;;新型同步BUCK IC滿足主板外設(shè)供電的挑戰(zhàn)[J];今日電子;2014年04期

中國(guó)重要會(huì)議論文全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前5條

1 陳進(jìn)軍;紀(jì)志成;;基于BUCK-BOOST變換器的T-S模糊建模與控制[A];第二十七屆中國(guó)控制會(huì)議論文集[C];2008年

2 尹麗云;陸益民;;BUCK變換器無(wú)靜差二次型最優(yōu)PID控制設(shè)計(jì)[A];中南六�。▍^(qū)）自動(dòng)化學(xué)會(huì)第24屆學(xué)術(shù)年會(huì)會(huì)議論文集[C];2006年

3 劉宇;謝品芳;羅全明;;單級(jí)BUCK-BOOST變換器實(shí)現(xiàn)APFC的原理及分析[A];中國(guó)電工技術(shù)學(xué)會(huì)電力電子學(xué)會(huì)第八屆學(xué)術(shù)年會(huì)論文集[C];2002年

4 康宗;方健;;一種用于ZVRT BUCK的零電壓檢測(cè)IC[A];四川省電子學(xué)會(huì)半導(dǎo)體與集成技術(shù)專委會(huì)2006年度學(xué)術(shù)年會(huì)論文集[C];2006年

5 吳濤;阮新波;;Buck類模塊的輸入／輸出阻抗的標(biāo)準(zhǔn)化研究[A];2006中國(guó)電工技術(shù)學(xué)會(huì)電力電子學(xué)會(huì)第十屆學(xué)術(shù)年會(huì)論文摘要集[C];2006年

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1 羅全明;基本DC/DC變換器的組合拓?fù)浼翱刂品椒ㄑ芯縖D];重慶大學(xué);2008年

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1 汪W，

本文編號(hào)：906385