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基于DSP的高频应急电源研究

唐德炜  
【摘要】: 应急电源,英文全称为Emergency Power Supply,通常简称为EPS。随着社会发展和科学技术的进步,EPS应急电源也得到了很好的发展,例如低成本、高效率、低噪音、小体积等。根据应用要求及工作特性可知,EPS主要用于应急照明和应急动力等场合,在市电出现故障时,为负载提供应急电力供应,与UPS、柴油机供电等后备电源相比,具有其成本低廉、维护简单、系统转换效率高等优点。 传统EPS应急电源采用模拟电路工频逆变方式实现,硬件电路复杂,成本高,系统噪音大,效率低、功能单一等缺点。本文在充分分析传统EPS应急电源优缺点的基础之上,并结合现代电力电子技术、计算机信息控制技术、现代控制理论的发展,采用了先进的全数字DSP控制技术,单极性移相控制高频链逆变技术,数字PI控制技术,高频大功率DC-DC充电控制技术,蓄电池智能管理技术等技术来实现本文的设计目标,由于这些先进技术的应用,使得实验样机具有体积小,功率密度大,可靠性高,成本低,易于智能化控制等优点,顺应了未来EPS应急电源发展的方向,具有很好的实用价值。 第一,论文对应急电源系统进行总体分析,并与传统UPS不间断电源、柴油发电机进行了系统的比较,并分析了应急电源的研究、应用现状和未来发展趋势。 第二,文章对逆变实现过程的原理策略进行了详细分析,重点研究了单极性双向电压源双向移相控制高频逆变技术、高频DC-DC充电技术,智能充电技术等问题,并进行了相关部分仿真验证控制策略的正确性、可行性。 第三,文章对常见数字控制方法原理进行了详细的介绍。根据国家规范及样机功能需求,对数字EPS系统进行了总体设计,最终采用先进高频逆变技术、高频大功率充电技术、功率双向流动、全数字DSP控制技术、多闭环数字PI控制技术来实现,以及对功率硬件电路关键部分参数的设计。 第四,对系统DSP控制程序、充电逆变算法和单片机显示程序进行了分块设计,制作出了一台3KVA的实验样机,并进行了相关的测试实验。测试结果表明,完全达到了预期设计效果,设计合理。 最后对本文所做工作进行了总结,以及对下一步工作的展望。


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