华中科技大学硕士学位论文高精度数控恒流技术研究姓名：段士龙申请学位级别：硕士专业：通信与信息系统指导教师：刘玉20090523华中科技大学硕士学位论文I摘要现代工业领域大量应用恒流电源。传统的恒流电源采用线性调节和模拟控制方式，具有转换效率低下、抗干扰能力弱、控制精度低、电路复杂、可靠性较低、功能单一，无法提供智能化人机界面等缺点。本文以一种高精度数控恒流源为研究对象，探讨一种开关模式的、全数字化控制的恒流电源结构，该结构与传统恒流电源相比，具有转换效率高、抗干扰能力强、控制精度高、电路简洁、可靠性高的优点，特别是具有智能化的人机界面，可以满足现代工业复杂控制的需要。本文首先对传统恒流电源的各种结构和控制方式进行了归纳和分析，对比这些方式的优点和缺点，提出一种开关模式、全数字化控制的恒流电源的结构，分析了这种结构的优点，并介绍了该种恒流电源的研究现状。然后，本文对数控恒流电源的原理进行了细致探讨，特别是分析了在全数字控制方式下数字调制PWM、模数转换器、控制方式以及数字控制器的设计对系统性能的影响，并指出提高系统性能的关键是在硬件上采用高分辨率高频率的数字PWM，高分辨率ADC，在软件上对ADC的精度进行矫正，采用直接数字设计法对数字控制器进行设计和优化。在理论指导下，详细设计了一台BUCK型拓扑结构、以高速数字信号处理器为控制器的恒流电源。文章对该电源的主体硬件电路各参数进行了计算，对系统进行了精确的建模，利用MATLAB工具对系统进行了仿真，并且采用直接设计法对数字控制器进行了详细设计和优化。最后，设计了系统的软件部分，制作了一台样机，并对样机进行了测试。测试结果表明，开关模式的、全数字化控制的恒流电源方案可行，且性能优异。关键词：恒流源开关电源全数字化控制数字控制器直接设计法华中科技大学硕士学位论文IIAbstractNowadays,constantcurrentpowersupplyisextensiveusedinmodernindustrialarea.Thetraditionalconstantcurrentpowersupplyusingalinearregulatorwithanalogcontrolmethodstructurehasmanydisadvantagesoflowconversionefficiency,weakanti-interferenceability,lowcontrolaccuracy,circuitcomplexity,lowreliability,singlefunction;especiallyitcannotprovideanintelligenthuman-machineinterface.Inthispaper,ahigh-precisiondigitalcontrolcurrentsourceisstudiedtoexplorethestructureofaswitch-mode,all-digital-controll...
