基于串联谐振和多模块叠加技术的大功率直流电源控制系统的研制

摘要

高压直流电源已经广泛应用于社会生产和科学研究等领域。传统的高压直流电源由于体积大、效率低、谐波污染严重等因素，已经不在适合科研及现代工业应用的实际需要。随着电力电子技术的日益发展,电源小型化和高频化成了高压直流电源发展的必然趋势。　　本文研究了国内外大功率高压直流电源的发展现状，并介绍了有关静电除尘、脱硫脱硝的高压电源的关键技术。研究了高压直流电源的基本拓扑结构，并进行了改进，引入全桥 DC/DC变换电路，实现了电压连续可调，提出了高压直流电源的整体设计思路。设计的高压直流电源采用了两级控制的思想，电源由前级的 DC/DC调压斩波电路和后级的基于串联谐振的调频逆变电路构成。电源前级通过闭环实现了电压的稳定可调，后级通过开环调频电路来降低逆变电路的开关损耗，最后采用了以单片机为核心的控制系统，实现对电源的本地控制和基于串口通信的远程控制，并通过采用硬件、软件相结合的方式，实现对高压直流电源的过流、过压、过温等保护，来提高系统的可靠性。　　文章分别对系统的硬件电路和软件电路进行了设计。硬件电路包括：主电路的设计、控制电路的设计、驱动电路的设计和保护电路的设计。软件部分包括：控制系统的设计思路和设计程序的流程图。最后绘制了电路控制系统的 PCB图，搭建实验电路，并通过实际测试来证明所设计控制系统的可行性。

目录

封面

中文摘要

英文摘要

目录

第一章 绪论

1.1 引言

1.2 高压直流电源概述

1.3高压直流电源存在的问题

1.4 课题的应用背景及主要研究内容

1.5 小结

第二章 主电路控制方式的选择

2.1 整流电路的选择及控制方式

2.2 高频逆变电路选择及控制方式

2.3 小结

第三章 直流电源控制系统的设计

3.1 全桥斩波调压电路的基本工作原理

3.2 直流—直流(DC/DC)变换器控制系统概述

3.3 控制系统的设计

3.4 驱动电路和保护电路的设计

3.5 辅助电源的设计

3．6 控制系统的软件设计

3.7 小结

第四章 直流电源上位机通信系统的设计

4.1串行通讯的基本原理

4.2 单片机侧通信程序的设计

4.3上位机通信控制程序和人机界面的设计

4．4 小结

第五章 样机测试及实验结果和波形分析

5.1 单个电源电路的调试与分析

5.2 电源效率的测量与分析

5.3 小结

第六章 总结与展望

6.1 总结

6.2 展望

6.3 小结

参考文献

附录 A 静电除尘工艺简介

附录 B 脱硫脱销工艺简介

附录 C 高压电源相关图片

插图清单

研究生期间发表论文情况

致谢