光电转换电源数字稳压控制方法的研究

摘要

电流互感器是电力监测中的重要测量仪器，随着光纤通信技术与集成电子技术的发展，混合式光纤电流互感器必将成为传统电流互感器的换代产品。混合式光纤电流互感器的关键技术之一即是高压侧电子电路的供电电源问题，光电转换电源恰恰可以很好地解决这个问题。光电转换电源是光传能技术中的关键部件，具有良好的抗电磁干扰、抗辐射干扰的性能，是一种安全、洁净的电能装置。该装置主要应用于电力系统、医疗器械、航空航天、光纤通讯等测量领域。
　　电源输出电压的稳定性是评价电源优劣的一个重要指标。光电转换电源主要由激光器及驱动电路、传输光纤、光电转换器和DC-DC变换模块组成，其稳压措施主要集中在激光器的恒功率控制上。但事实证明，随着负载的变化，光电转换电源输出端的电压是不稳定的，因而采用何种方法确保在负载变化的情况下电源输出仍是稳定的就成了光电转换电源研究的一个重要问题。
　　本文对光电转换电源的研究方案、现状及其存在的问题，特别是光电转换电源作为混合式光纤电流互感器高压侧的电子线路的电源情况及问题进行了广泛而深入的调研。在此基础上提出了直接采集光电转换电源输出端的电压，通过数字控制实现其稳压的方法。本文对这一方法进行了深入的分析，并且给出了具体实现方案。本文所述系统由三部分组成：数据采集系统、光纤通信系统和数据处理系统。数据采集和处理系统均以单片机作为核心控制器。在数据处理系统中采用了工业中常用的数字PID控制方法，结合光电转换电源的实际情况提出并且通过编程实现了符合系统要求的PI控制方法。数据采集与处理系统间的通信采用光纤通信的方式。数据处理系统与计算机相连，采用VB6.0编写了上位机的程序，使得控制参数的设定可以通过计算机来完成，保证了采用此种稳压控制方法的光电转换电源的通用性。

目录

光电转换电源数字稳压控制方法的研究

RESEARCH OF DIGITAL VOLTAGE-STABILIZATION CONTROL MODE OF OPTICALLY POWERED BATTERY

摘要

Abstract

第1章 绪论

1.1 本课题研究的目的和意义

1.2 光电转换电源的主要应用

1.3 光电转换电源国内外研究现状

1.4 本课题主要研究的内容

第2章 光电转换电源

2.1 光电转换电源的总体结构

2.2 大功率激光光源及其电源

2.3 传输光纤

2.4 光电转换器件－光电池

2.5 DC-DC变换器

2.6 本章小结

第3章 数字稳压控制系统硬件

3.1 系统总体结构

3.2 数据采集系统硬件设计

3.3 数据处理系统硬件设计

3.4 数据采集系统与数据处理系统间的通信

3.5 数据采集系统中的抗干扰措施

3.6 本章小结

第4章 数字稳压控制系统软件

4.1 数据采集系统软件设计

4.2 数据处理系统软件设计

4.3 数据采集板与处理板间的通信

4.4 本章小结

第5章 数字控制

5.1 数字PID控制原理

5.2 PID控制各环节作用分析

5.3 数字PID控制算法

5.4 光电转换电源数字稳压控制算法

5.5 光电转换电源数字稳压控制系统建模

5.6 实验及仿真结果分析

5.7 本章小结

结论

参考文献

附录

哈尔滨工业大学硕士学位论文原创性声明

哈尔滨工业大学硕士学位论文使用授权书

哈尔滨工业大学硕士学位涉密论文管理

致谢