基于FPGA的高頻數(shù)字開關(guān)電源的開發(fā).pdf

1、隨著電力電子行業(yè)的發(fā)展，用電設(shè)備對供電電源性能提出了更高的要求，傳統(tǒng)大功率開關(guān)電源(SMPS)大多是采用硬開關(guān)、專用集成芯片的模擬電源，其可擴展性不足、功率損耗大，精度隨著元件的老化而越來越差。近年來，數(shù)字控制技術(shù)和FPGA的應(yīng)用成為電力電子領(lǐng)域中新的研究熱點，數(shù)字控制可以降低器件老化、溫度漂移對精度的影響，方便與外界數(shù)字通信進行智能化控制與監(jiān)測;高速高密度低成本的FPGA依靠內(nèi)部資源組合而成的數(shù)字系統(tǒng)可以避免程序跑飛、異常中斷等故障，

2、提高了系統(tǒng)穩(wěn)定性。
　　本文針對數(shù)字控制的特點與優(yōu)勢，對采用FPGA為主控制器的高頻大功率數(shù)字開關(guān)電源進行了研究與設(shè)計。具體的工作內(nèi)容如下:
　　1、通過分析開關(guān)電源的拓撲結(jié)構(gòu)、控制方式以及軟開關(guān)技術(shù)，確定開關(guān)電源的總體設(shè)計方案。
　　2、詳細分析有限雙極性全橋變換器零電壓零電流軟開關(guān)(ZVZCS)工作過程;在Buck變換器模型基礎(chǔ)上，建立了基于有效占空比的ZVZCS全橋變換器數(shù)學模型。
　　3、針對電源設(shè)計指標

3、，給出了主電路輸入級和輸出級電路、逆變?nèi)珮螂娐分兄饕膮?shù)設(shè)計;依據(jù)數(shù)學模型，使用極點配置的方法推導(dǎo)了PID參數(shù)設(shè)計表達式;針對輸出整流二極管反向恢復(fù)和全橋移相零電壓開關(guān)(ZVS)滯后臂ZVS范圍太窄和輸出整流管反向恢復(fù)的問題，提出尖峰抑制器的解決方案并給出抑制器的設(shè)計方法。
　　4、根據(jù)系統(tǒng)控制需求，在控制電路方面，給出FPGA控制、電壓電流檢測、驅(qū)動放大、輔助電源等主要硬件電路實現(xiàn)方案;在FPGA程序方面，設(shè)計了數(shù)據(jù)采集與