基于FPGA的Buck型DC-DC变换器的研究
在传统的电力电子电路中，DC-DC变换器通过模拟集成电路来实现电压控制或电流控制。随着技术发展，各种数字控制器性价比不断提高，还可以实现复杂的控制策略，同时大大提高系统的可靠性和灵活性，并易于实现系统的智能化。与DSP相比，FPGA能够实现更优的数字控制。FPGA由于其快速性、灵活性及保密性等优点，近年来在数字控制领域受到越来越多的关注。基于FPGA的DC-DC变换器是电力电子领域重要的研究方向之一。 本文主要研究了基于FPGA、采用平均电流反馈PWM控制模式和数字控制的Buck型DC-DC变换器。论文主要分四大方面，包括功率级电路设计、AD转换器设计、平均电流数字控制器设计和DPWM发生器设计。 论文首先从Buck变换器的基本原理开始分析，研究了该变换器的状态空间平均模型和小信号分析，然后得到功率级电路的传递函数。按照系统的要求设计功率级电路的主要参数。论文重点论述了变换器的数字控制器部分，数字控制器一般由三个主要功能模块组成：A/D转换器、数字补偿控制器和数字脉宽调制（DPWM）发生器。在选择控制方法上，本文采用了双采样信号的平均电流控制模式。文中重点介绍了平均电流控制方法的结构与原理，通过MATLAB仿真并设计出合适的补偿控制函数，在此基础上阐述了数字平均电流控制模式。DPWM发生器的设计根据精度和分辨率的要求采用基于计数-抖动混合方式实现。 设计完成后，本文使用QUARTUSII7.2软件进行了FPGA实现的软件编程和仿真，验证了ADC数字控制器、DPWM发生器正确性。本文完成了Buck电路的硬件制作及基于FPGA的软件设计，然后将FPGA与Buck的电路结合进行测试。测试结果，输出电压较为稳定，纹波为±3.6%，得到了满意的系统性能。
现场可编程门阵列;Buck型DC-DC变换器;电流控制;软件设计
漳州师范学院
硕士
计算机应用技术
周小方
2013
中文
TN624
68
2013-10-29（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）