基于CAN通信的N+M冗余结构在110伏直流电源中的应用研究

摘要

开关电源以其体积小、重量轻、效率高等诸多优点，正被广泛应用于各行业中。利用分布式技术，将多个电源模块并联，可以组建性能稳定的大功率电源。本文以电力机车110V直流稳压电源为背景，利用DSP控制技术和CAN通信技术实现N+M的冗余并联结构，并进行均流控制研究。 文中完成了电力机车110V直流稳压电源的需求分析，进而完成了总体设计。通过MATLAB仿真软件对主电路结构进行了仿真分析，得出了电路元件参数选取的指导思路。然后从硬件和软件两个方面进行了详细的设计说明，在给出了硬件结构和设计过程中的相关注意事项基础上，同时给出了软件设计流程和程序设计思路。 本文的重点是利用DSP控制技术，通过CAN总线，实现功率模块的并联均流。在控制方面，采用了双闭环控制(电压外环、电流内环)的增量式PID控制策略，主从模块之间通过CAN总线进行信息传输。由于采用了一种新型的智能均流控制方法，使得并联结构在响应速度、均流效果和抗扰性能等方面得到了很大改善。 实验测试证明，电源输出精度高、稳定度好、纹波系数小、响应时间短、均流效果好，达到了设计要求。

目录

文摘

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声明

第1章绪论

1.1开关电源的发展概况及其控制技术

1.2分布式电源系统

1.3电力机车110伏直流稳压电源

1.4本文选题的意义及研究内容

第2章系统总体设计

2.1系统需求分析

2.2系统结构

2.3主电路设计

2.4主电路仿真

第3章系统硬件设计

3.1主模块硬件设计

3.1.1主模块方案选择

3.1.2主模块硬件结构

3.1.3主模块设计时注意事项

3.2从模块硬件设计

3.3系统的电磁兼容设计与注意事项

第4章系统软件开发

4.1主模块软件开发

4.1.1主模块软件的层次结构

4.1.2数据采集任务

4.1.2显示驱动任务

4.1.3电压环调节控制任务

4.1.4数据下载任务

4.2从模块软件开发

4.2.1从模块软件的层次结构

4.2.2 PWM输出任务

4.2.3数据采集任务

4.2.4故障检测任务

第5章N+M冗余并联结构系统分析

5.1开关电源并联系统概述

5.2开关电源并联系统常用的均流方法分析

5.2.1输出阻抗法

5.2.2主从设置法

5.2.3平均电流自动均流法

5.2.4最大电流法自动均流

5.2.5热应力自动均流法

5.2.6外加均流控制器均流法

5.3电力机车110V直流电源的N+M冗余并联结构

5.3.1电力机车110V直流电源的并联结构方案

5.3.2电力机车110V直流电源的数字均流设计

5.3.2电力机车110V直流电源的数字均流算法

第6章监控与通信系统分析

6.1 CAN总线介绍

6.2 CAN通信接口设计

6.3 CAN总线应用策略

6.4 CAN地址和通信数据定义

6.5 CAN通信协议一缆表

6.6 CAN通信中断服务处理流程

结论

1.电源运行实验结果及分析

2.今后的工作与展望

致谢

参考文献

攻读硕士学位期间发表的论文