基于模糊控制Buck变换器的尖峰发生装置的研究与设计

摘要

尖峰发生装置是一种测试车载电子设备稳定性能的测试仪器。随着电力电子技术和微电子技术的迅猛发展，越来越多的电子设备应用于车辆的电源、车载交直流驱动及功率变换等技术中，这些电子设备在车辆的安全运行中承担着极为重要的作用。因此，对车辆中各类电子设备的性能进行准确快速的测试，在其供电系统及驱动系统的研究中有着非常重要的意义。本文以GJB298-87《军用车辆28V直流电气系统》为设计标准，分析了车载电子设备抗干扰能力实验方法，设计出了车载电子设备抗干扰测试实验平台——尖峰发生装置。
　　尖峰发生装置需要使用抗干扰性能强、调压范围广的直流可调电源来实现其输出尖峰脉冲幅值可调的功能。而传统直流可调电源中应用的DC-DC变换技术虽然具有一定的抗干扰能力，但调节速度慢、有的甚至无法消除干扰。从而导致系统中尖峰脉冲发生部分产生更大纹波。因此研究新型DC-DC变换器和更加智能的控制策略是实现性能优良的尖峰发生装置的前提。论文从微处理器的设计思路和方法着手，针对传统DC-DC变换技术存在的问题，提出一种基于模糊控制策略的新型Buck变换器，实现了一种性能优越的直流可调电源，从而使整个尖峰发生装置具有尖峰幅值宽范围可调、超强抗扰动能力的优点。
　　尖峰发生装置的脉冲发生部分采用由MOSFET管开关、PWM驱动芯片、高速继电器、电感、电容等电子元器件组成的高阶振荡电路，产生标准要求的尖峰脉冲。控制部分以微处理器STC12C5608AD为控制核心，自动完成信号的发生和转换控制，实时显示尖峰脉冲幅值及施加次数。系统通过RS232方式与上位机进行通信。
　　最后依照国军标GJB298-87测试标准，详细介绍了尖峰输出实验的实验目的、实验步骤，并对实验结果进行了分析。经实际运行表明，该系统运行可靠，测试准确，使用方便，达到了工程的技术要求。

目录

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摘要

第1章 绪论

1．1 尖峰发生装置的研究背景

1．1．1 尖峰脉冲产生的原因及危害

1．1．2 尖峰发生装置目前存在的问题

1．2 尖峰发生装置的研究现状

1．2．1 尖峰发生装置的发展概况

1．2．2 尖峰发生装置的应用概况

1．3 新型Buck变换器的研究

1．3．1 Buck变换器的输出特性

1．3．2 基本结构Buck变换器的缺陷

1．3．3 一种新型拓扑结构的Buck变换器

1．4 应用于测试仪器的模糊控制算法的研究

1．4．1 模糊控制理论的发展

1．4．2 模糊控制理论的应用概况

1．5 本文主要研究内容与结构

第2章 基于模糊控制策略的新型Buck变换器

2．1 新型Buck变换器的工作方式

2．2 模糊控制器的原理和结构

2．3 模糊控制器的设计方法

2．4 新型Buck变换器的模糊控制策略

2．4．1 模糊变量的确定

2．4．2 隶属函数分布

2．4．3 控制规则库

2．4．4 模糊化和解模糊

2．5 基于模糊控制策略的新型Buck变换器仿真分析

2．5．1 仿真模型的搭建

2．5．2 模糊控制器的设计

2．5．3 仿真结果

2．6 本章小结

第3章 尖峰脉冲发生装置及其关键参数控制方法的研究

3．1 尖峰发生装置的原理

3．2 尖峰幅值的控制方法

3．3 输出频率的控制方法

3．4 输出功率的控制方法

3．4．1 输出功率的检测方法

3．4．2 模糊控制策略的应用

3．5 本章小结

第4章 尖峰发生装置的设计

4．1 尖峰发生装置的设计要求

4．2 尖峰发生装置的整体设计

4．3 直流可调电源

4．3．1 整流电路的设计

4．3．2 新型Buck变换器参数计算及硬件设计

4．3．3 新型Buck变换器控制电路设计

4．4 尖峰脉冲发生模块

4．4．1 H桥逆变器原理

4．4．2 H桥逆变器电路设计

4．4．3 逆变器驱动电路设计

4．4．4 尖峰脉冲发生电路设计

4．4．5 输出端检测电路设计

4．5 主控模块设计

4．5．1 单片机STC12C5608AD功能

4．5．2 单片机接口设计

4．6 显示及按键模块设计

4．7 RS232通信模块设计

4．8 控制模块电源设计

4．9 本章小结

第5章 尖峰发生装置的软件实现及其实验研究

5．1 尖峰发生装置软件整体结构

5．2 模糊控制器的实现

5．3 单片机A／D模块的设置

5．4 单片机的PWM发生模块的设置

5．5 显示模块的软件结构

5．6 输出尖峰脉冲的实验研究

5．7 本章小结

第6章 结论与展望

参考文献

致谢