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《浙江大学》 2007年
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电力电子集成系统中的数字控制平台研究

胡海兵  
【摘要】: 电力电子系统集成是当今电力电子技术研究的重要课题,引领电力电子技术朝集成化、标准化和模块化方向发展。电力电子数字控制平台正是在系统集成研究的大背景下展开的,进一步补充和完善系统集成理论研究内容,其研究的主要目标就是改变当前电力电子数字控制系统设计状况,缩短电力电子控制系统的开发周期,使它更符合电力电子系统集成发展的需要。目前,其研究内容主要为中、大功率电力电子应用系统或复杂电力电子装置提供集成化数控平台,如大功率有源滤波器、电力传动系统和再生能源发电系统等。根据数字控制平台的研究目标和应用领域,论文着重对电力电子控制平台的相关问题进行理论与实验研究,包括平台的一般设计原则、平台的扩展性分析、平台资源的集成和平台的应用研究。 如何从系统集成的角度设计硬件平台是集成化控制平台首先需要解决的问题。论文在详细分析了计算资源需求、通信能力需求、接口精度和接口信号处理速度等问题的基础上,提出了控制平台的一般设计原则,包括核心处理器、通信接口类型、AD/DA和PWM精度要求以及接口器件等硬件的具体选型与指标确定,同时提出了用可编程逻辑器件实现用户可编程和可配置的扩展接口的设计方案。 平台的通用性和扩展性是平台研究的首要问题。论文以平台的一般设计原则为指导,具体给出电力电子数字控制平台的硬件设计。在此基础上,论文从三个不同层面对该数控平台的通用性和扩展能力进行实验研究。在平台层面,论文从不同角度和不同实现方式提出了多平台结构的构建方案;在硬件资源层面,论文提出了采用通用PWM IP核的方案扩展平台PWM通道:在计算资源层面,论文提出用FPGA配置的单精度浮点运算单元来提升平台的计算能力,弥补定点处理器的不足。 软件资源集成是控制平台的一个核心。围绕这个核心,论文对电力电子可复用软件模块和电力电子IP软核两个内容展开研究。在可复用软件模块方面,论文提出了电力电子可复用软件模块设计的三条基本原则:①分类原则;②功能独立性原则;③以接口设计为核心原则,并以这些基本原则为指导,进行电力电子可复用软件模块的设计。针对采用固定定标方法设计定点软件模块接口所存在的问题,论文提出了一种软件模块动态定标的接口设计方案;在电力电子IP软核方面,通过对IP软核的研究现状、研究意义、基本分类和设计方法的系统论述,论文勾画出电力电子IP软核的基本研究和设计方法。论文以三电平空间矢量调制IP核为设计案例,着重说明IP核一般设计方法,包括简化算法、设计流程和实现与验证。 最后,论文利用集成化的数控平台构建了三种不同类别的典型应用系统:工频隔离型三相逆变电源、一体化电梯控制器和太阳能光伏发电系统。应用实践表明本文提出的平台设计原则和软硬件资源的集成方法具有有效性和实用性。
【学位授予单位】:浙江大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2007
【分类号】:TP273

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【引证文献】
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1 陈武;多变换器模块串并联组合系统研究[D];南京航空航天大学;2009年
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1 张伟;数字化电源控制器平台的设计与实现[D];河北工业大学;2011年
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5 时金林;高功率因数软开关蓝宝石晶体炉直流电源研究[D];江南大学;2013年
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【参考文献】
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【共引文献】
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【同被引文献】
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中国博士学位论文全文数据库 前10条
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【二级引证文献】
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2 钟原静;基于uClinux的嵌入式织机控制平台的研究与开发[D];浙江大学;2005年
3 周昌;基于虚拟化技术的智能手机软件平台[D];浙江大学;2007年
4 俞立峰;基于Linux的新一代嵌入式虚拟平台[D];浙江大学;2006年
5 张达;面向多终端协同的网络控制平台及业务技术研究[D];南京邮电大学;2013年
6 钟琎;无人试验船控制平台的设计及测试研究[D];武汉理工大学;2013年
7 胡杰勋;便携式数字X线诊断仪系统设计[D];浙江大学;2006年
8 张双清;嵌入式系统网络化控制平台研究[D];湖北工业大学;2010年
9 胡鹏;互联网侧智能管道控制平台的研究[D];浙江工业大学;2013年
10 裘寒青;基于ARM的浮标通信控制平台的设计与实现[D];哈尔滨工程大学;2011年
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