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1、电电 子子 科科 技技 大大 学学2 20 01 11 1 级级本本科科毕毕业业设设计计（论论文文）开开题题报报告告表表学号：2011029180011姓名：李江涛 学院：电子工程专业： 信息对抗技术学位论文题目数控直流稳压电源数控直流稳压电源学位论文题目来源： 1.科研 2.生产 3.教学（含实验） 4.其它学位论文成果形式： 1.硬件 2.硬件+软件 3.软件 4.纯论文学位 论文 研究内容研究现状及发展态势研究现状及发展态势 现状：在我国，以电力电子学为核心技术的电源产业，从二十世纪 60 年代中期开始形成，到了 90 年代以来，随着对系统更高效率和更低功 耗的要求，电信与数据 通信设备
2、的技术更新推动电源行业中直流/直流转 换器向更高灵活性和智能化的 发展方向，电源产业进入快速发展期。一 方面，电源产业规模的发展在加快；另 一方面，在国家自然科学基金的 资助下或创新意识指导下，我国电力电子技术的 研究从吸收消化和一般 跟踪发展到前沿跟踪和基础创新，电源产业涌现了一些技 术难度较大， 具有国际先进水平的产品而且还生产了一大批具有代表性的研究成 果和 产品。目前国内还开展了跟踪国际多方面前沿性课题的研究或基础创新研 究。 但是我国电源产业与发达国家相比，存在着很大的差距和不足:在电 源产品的质 量、可靠性、开发投入、生产规模、工艺水平、先进检测设 备、智能化、网络化、 持续创新能
3、力等方面的差距为 1015 年，尤其在 实现直流恒流的智能化、网络化 方面的研究不是很多。目前国内在这两 方面研究比较多的是成都电子科技大学和 广州华南理工大学，主要是利 用单片机和可编程系统器件（PSD）来控制开关直流 稳压电源或数字化电 压单元达到数控的目的，但和国外的比较起来，效果不是很 理想，还存 在很大的差距和不足。现今，随着数控直流电源技术的飞跃发展，整流系 统由以前的分路原件和集成电 路发展为微机控制，从而使直流电源智能 化，具有遥测、遥信和遥控的三遥功能。 目前，全国的电源及其配件的 生产销售企业有 4000 家以上，产值由 300400 亿 元，但国内企业销售 的数控直流稳压
4、电源大多是代理日本和台湾的产品，国内厂 家生产的直 流稳压电源虽然也在向数字化方向发展，但多限于对输出显示实现数 码 显示，或实现多组数值预置。总体来说，国内直流恒流源技术在实现智能 化等 方面相对落后，面对激烈的国际竞争，是个严重的挑战。 发展趋势：目前，电力系统的后备电源、分布式电源系统以及通讯系统的 后备电 源等应用场合，均采用大容量的蓄电池作为储能元件。然而，在 蓄电池的使用中 需要一个双向 DC/DC 变换器来进行直流功率的变换。一 旦电网系统发生故障，蓄 电池通过双向 DC/DC 变换器直接并入直流母线， 给后端的用电设备提供能量。当 电网正常工作时，直流母线通过 DC/CD变换器
5、讲电能储存在蓄电池中，而当蓄电 池作为通讯系统的后备电源时， 由于后端的用电设备多以抵押大电流工作，因此 要求蓄电池能够提供一 个大而稳定的工作电流。另外，对蓄电池充电时，也必须 进行恒流控制， 因此在双向 DC/CD 变换器中恒流控制的好坏直接影响用电设备和 蓄电池 的使用寿命。随着数字信号处理器（DSP）技术的成熟，越来越多的功率 电 路采用了数字式控制。与模拟控制相比，数字控制具有性价比高、性 能稳定等优 点。另外，通过对控制软件的编程，可以很方便的实现电路 功能。针对蓄电池等 储能元件在使用过程中功率双向变换的问题，在目 前已有的非隔离型双向拓扑基 础上，提出了一种改进型双向电路拓扑。
6、 该拓扑不仅实现了双向电路的恒流控制， 而且解决了双向拓扑中对不同 大小电流的采样问题。通过对 DSP 软件的编程，还 可以实现对电路的恒 流、恒压以及恒功率等控制功能。 针对蓄电池系统在使用过程中的功率变换问题，提出了一种新颖的双向变 换拓扑。该拓扑不仅实现了蓄电池功率变换的要求，同时对放电电流和充 电电流进行了恒流控制。蓄电池放电时曹勇了降压型电路拓扑，可使负载 端电流迅速增大，又很快的动态响应，从而满足抵押大电流用电设备的要 求。同时，在对蓄电池进行恒流充电时，通过软件编程，实现蓄电池的浮 充功能，从而延长蓄电池的使用寿命。另外，提出了对双向恒流源电路的 全数字控制方案。 而且数字化智能
7、电源模块是针对传统智能电源模块的不足提出的，数字化能够减少生产过程中的不确定因素和人为参与的环 节，有效 的解决了电源模块中诸如可靠性、智能化和产品一致性等工程 问题，极大的提高 了生产效率和产品的可维护性。 选题依据及意义选题依据及意义目前，世界各国正在大力研制开发新型开关电源，包括新的理论、新型 电路方案等。开关电源的新技术包括：（1）高频化技术：随着开关频率 的提高，开关变换器的体积也随之减少，功率密度也得到大幅提升，动态 响应得到改善。但另一方面，随着开关频率的不断提高，开关元件和无源 元件损耗的增加，高频寄生参数以及高频 EMI 等新的问题也将随之产生。 (2)软开关技术：为提高变换
8、器的变换效率，各种软开关技术应运而生， 具有代表性的是无源软开关技术和有源软开关技术，主要包括零电压开关 /零电流开关(ZVS/ZCS)谐振、准谐振、零电压/零电流脉宽调制技术 (ZVS/ZCS-PWM)以及零电压过渡/零电流过渡脉宽调制(ZVT/ZCT-PWM)技术 等。采用软开关技术可以有效的降低开关损耗和开关应力，有助于变换器 变换效率的提高。 （3）功率因数校正技术(PFC)：目前 PFC 技术主要分为 有源 PFC 技术和无源 PFC 技术两大类，采用 PFC 技术可以提高 AC-DC 变 化器输入端功率因数，减少对电网的谐波污染。 （4）模块化技术：采用模 块化技术可以满足分布式电
9、源系统的需要，提高系统的可靠性。 （5）低输 出电压技术。随着半导体制造技术的不断发展，微处理器和便携式电子设 备的工作越来越低，这就要求未来的 DC-DC 变换器能够提供低输出电压 以适应微处理器和便携式电子设备的供电要求。 （6）微型化技术：决定开 关电源体积的主要因素是电抗器、变压器等磁性器件和平滑电容器。若提 高开关电源的开关频率，这些器件就会小型化。然而，开关频率提高时， 不但有磁损耗，而且电路的损耗也会增大。一般来说，损耗随着开关频率 成比例地增加。 （7）谐波电流抑制技术：包括扼流圈输入方式，部分平滑方式、单变换器方式、双变换器方（8）元器件性能的改善：包括功率 MOSFET、平
10、滑电容，本数控电源设计成本低，电路简单，实用性强，具有 很高的可靠性。 课题研究内容课题研究内容 通过自制一个稳压电源，设计出由芯片控制的数控部分，来控制稳压电源 的输出，进而制作出有一定输出电压范围和功能的数控电源，并显示相应 的输出电压的数值。 拟解决的关键问题和最终目标拟解决的关键问题和最终目标 输出电压：范围 0+9.9V，步进 0.1V，纹波不大于 10mA 输出电流：500mA 输出电压用数码管 LED 显示 用“+” “”两键分别控制电压的步进增减 为实现上述几个部件工作，自制一台稳压电源，输出15V，+5V。 拟采取的主要理论、技术路线和实施方案拟采取的主要理论、技术路线和实施方案 在达到性能性能要求的前提下，选用低价格的通用数字芯片设计电路。电 路可靠简单，具有实用性，容易转变为市场电子产品。该方案主要由数字 控制，D/A 转换盒可调稳压 3 部分组成。原理框图如下：论文特色或创新点论文特色或创新点 稳压电源是电子技术实验的基础，也是电子器件的基础，此设计的数控稳 压电源结构简单，性能可靠，易于实现，既有利于大规模生产，也有利于 教学实验，使得刚刚接触电子实验基础的基础学生有初步的认识。便于操 作，减低难度，有利于学生的动手能力的提升与发展。并且可发挥其结构 优势，进一步丰富其功能，对于提高学生的创新能力也有很好帮助导师 审查 意见签名：日期： 年 月 日
