《基于DSP的25Hz逆变电源数字化控制的研究》-毕业论文.doc

分类号 密级 西安交通大学 硕 士 学 位 论 文 题目: 基于DSP的25Hz逆变电源数字化控制的研究 专业： 控制理论与控制工程 申请人： 指导教师： 论文提交日期 年03月 日 学位授予日期 论文题目：基于DSP的25Hz逆变电源数字化控制的研究 专 业：控制理论与控制工程 研 究 生： 指导教师： 教授 摘要 25Hz逆变电源是铁路用特种电源，目前市场上的产品大都采用模拟控制方式，其中存在很多问题。本文针对这些问题，采用TI公司的定点DSP—TMS320F240作为控制器，对其进行了数字化控制的研究。 本文对25Hz逆变电源数字化控制的实现作了详细的介绍，分别利用状态反馈控制、重复控制和PID控制算法对系统的控制进行了理论分析和试验研究。 论文首先建立了逆变器的模型，然后对状态反馈控制、重复控制和PID控制算法进行了理论分析。在其基础上，提出了基于TMS320F240的硬件设计方案。根据实验装置，对控制参数进行了设计。其后对控制算法进行了软件设计，并对实验装置进行了实验调试。 实验装置采用单相全桥逆变电路，输出功率为1kW，开关频率为20kHz。利用重复控制实现了系统的数字化控制，输出特性基本满足要求，并给出了实验样机。经实验证实，状态反馈控制逆变器系统稳定性好，但是在加载的情况下，电压跌落幅度大。重复控制逆变器系统稳定性和鲁棒性都很好，输出谐波含量小，波形质量高，但是动态特性不是特别理想。数字PID控制算法，应用于单电压环逆变器时，由于采样和计算延时的影响，系统稳定性低，稳定裕量小，效果不理想，有待进一步的研究和改善。 【关键词】逆变电源；DSP；状态反馈控制；重复控制；PID控制 【论文类型】应用研究 Title: Research on DSP-based Digital Control of 25Hz Inverter Power Supply Major: Control Theory and Control Engineering Name: Fang Honglian Supervisor: Su Yanmin Abstract 25Hz inverter is a special power supply used in the railroad system. Due to the disadvantages of analog control mode used in current products, the implementation of digital controller is described in this paper. The system is controlled by a TI TMS320F240 DSP(20-MHz 16-bit fixed-point). The implementation of the digital controller is introduced in details in this paper. The theoretical analysis and experimental research of the system control are accomplished using the following three control schemes: the state feedback control, the repetitive control and the digital PID control. First, the inverter models are established. Furthermore, the three control schemes are analyzed theoretically, and the hardware design of the controller based on TMS320F240 is subsequently illustrated. Then the parameters of the controller are designed according to the experimental device. Moreover,the softwa