移相全桥DC-DC变换器及其数字控制的研究

摘要

随着电力电子技术和控制理论的飞速发展，电力电子产品得到了更为广泛的应用。而应用于斩波电路的移相全桥 DC-DC变换器，相比于一般的硬开关电路，能够实现功率开关管零电压开关(ZVS)，控制容易，在功率变换的众多场合倍受欢迎。
　　移相全桥 DC-DC变换器能够实现ZVS功能和大功率能量转换，本文基于移相全桥DC-DC变换器的基本拓扑结构，介绍了其详细的工作过程和滞后桥臂实现ZVS的条件，结合实际应用要求设计出谐振器件的参数。采用了小信号建模方法和PWM等效法建模的方法对移相全桥DC-DC变换器进行数学建模，采用模型的Bode图设计出合适的PI控制器参数，并通过Matlab/Simulink仿真验证移相全桥DC-DC变换器的数学模型和PI参数的正确性。本文介绍了移相全桥DC-DC变换器变压器出现偏磁的原因，并通过检测变压器原边电流并进行闭环补偿达到消除高频变压器偏磁的目的。
　　本系统控制板硬件电路的控制芯片为 TI公司的DSP(TMS320F28335)和ALTERA公司的FPGA(EP4CE30F23I7)，驱动板硬件电路的控制芯片为ALTERA公司的FPGA(EP3C5E144I7)。控制板FPGA通过电压电流传感器对模拟量采样滤波，采集输出直流电压和变压器原边电流；控制板DSP对输出电压闭环控制，用于稳定输出电压；驱动板 FPGA对高频变压器原边电流闭环控制，用于消除高频变压器的偏磁，电压环和电流环均采用数字PI控制器，实验波形证明电压环能够稳定输出电压，电流环能实现偏磁补偿，因此验证了本系统设计的正确性。

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1 绪论

1.1论文研究的背景和意义

1.2论文研究的国内外发展状况

1.3论文研究的主要内容

2 移相全桥DC-DC变换器的原理及参数设计

2.1移相全桥DC-DC变换器的拓扑结构

2.2移相全桥DC-DC变换器的工作过程

2.3主电路参数设计

3 移相全桥DC-DC变换器系统建模与仿真

3.1小信号模型建模

3.2 PWM等效法建模

3.3控制器设计

3.4 Matlab/Simulink系统仿真

4 高频变压器偏磁的检测与补偿

4.1高频变压器偏磁的原因

4.2高频变压器偏磁的检测

4.3高频变压器偏磁的补偿

5 基于DSP和FPGA的数字控制系统实现

5.1系统总体设计

5.2 DSP软件设计

5.3控制板FPGA软件设计

6 实验结果

6.1滞后桥臂ZVS的实现

6.2稳态输出波形

6.3偏磁补偿波形

7 全文总结与展望

致谢

参考文献

附录：作者在攻读硕士学位期间发表的论文