现代电力电子技术发展论文提纲

论文题目：多功能数字式电力电子实验平台的研究与设计

摘要：随着电力电子技术的高速发展,数字控制技术越来越广泛的应用于电力电子系统中,使得高校对于学生在电力电子技术课程的学习也愈加重视。不断有高校提出要加强电力电子技术课程对应的实验教学体系改革,让学生在实践中强化对理论知识的学习,真正达到学以致用的效果。传统的模拟控制实验平台往往电路复杂、易受干扰、操作复杂且成本高昂,已经越来越无法适应电力电子教学的发展需求。针对现有电力电子实验平台的这些缺点,本文围绕产学研项目需求设计了基于DSP的数字式电力电子实验平台,采用数字控制的思想,结合电力电子电路的基本知识,将所有实验电路集成为一体,实现了电路简单、功能丰富、抗干扰能力强、成本低廉的目的,适应了现代教学需求。本文的主要内容如下:（1）介绍了电力电子实验平台对于当前高校教学的意义,根据电力电子课程的教学内容,分析了数字式电力电子平台对于高校现代化教学的必要性,并由此设计了多功能数字式电力电子实验平台。（2）结合实验平台的功能需求,完成了实验平台控制系统的硬件设计。通过对比多种控制芯片后选择了TMS320F28027作为本系统的主控制器,结合不同电路的特点,提出了电路模块化设计的理念,将主电路、电源电路、信号调理电路、驱动电路、保护电路、通讯电路和PWM信号隔离与放大电路进行分块设计。（3）根据平台需要实现的功能,在CCS6.0开发环境下,使用C语言完成了DSP程序设计,在程序中加入了PI控制算法,提高了系统的动态性能,并且开发了与上位机的通讯模块程序,利用RS232通讯方式实现了与上位机的通讯连接,为该平台设计了完善的整体程序框架。（4）研究开发了完善的上位机监控界面。根据用户需求的功能,在Qt5.8开发环境下,采用C++语言为系统设计了上位机人机交互界面应用程序,在程序中加入了与下位机的通讯连接,可实时监控系统运行状态,并且在监控界面中根据下位机的实时数据信息绘出各种状态曲线。（5）基于上述提到的硬件部分以及软件部分的设计,成功实现了整个实验平台的开发与完善,并对其所需要完成的功能进行了验证,最终形成产品。经过用户近一年的运行,充分验证了该平台设计方法的可行性与稳定性。

关键词：DSP;Qt;电力电子实验平台;模块化;软件设计

学科专业：电气工程

摘要

Abstract

第一章 引言

1.1 课题研究背景与意义

1.2 电力电子技术的发展

1.3 电力电子装置的控制

1.3.1 电力电子装置的控制策略

1.3.2 微机控制技术

1.3.3 数字控制类型及控制芯片

1.4 电力电子数字控制结构

1.5 课题来源及主要研究内容

第二章 电力电子实验平台硬件设计

2.1 实验平台硬件结构

2.2 基于TMS320F28027芯片的DSP控制器

2.2.1 DSP简介

2.2.2 TMS320F28027简介

2.3 电源电路

2.4 信号采样与调理电路

2.4.1 信号采样电路设计

2.4.2 信号调理电路设计

2.5 PWM信号隔离与放大电路

2.6 保护电路

2.7 驱动电路

2.8 通讯电路

2.9 PCB电磁兼容及布局设计

2.9.1 主要干扰源

2.9.2 设计原则

2.10 本章小结

第三章 下位机DSP软件设计

3.1 软件设计思想

3.1.1 设计概念与原则

3.1.2 模块化设计思想

3.2 DSP程序设计

3.2.1 DSP系统资源配置

3.2.2 中断服务

3.2.3 PI控制模块

3.2.4 DSP通讯模块

3.3 本章小结

第四章 上位机软件设计

4.1 功能需求

4.2 Qt 简介

4.3 程序框架

4.3.1 功能模块

4.3.2 视图界面

4.3.3 控件

4.4 本章小结

第五章 实验平台功能实现及验证

5.1 平台整体功能实现

5.2 DC/DC电路实验

5.2.1 Buck电路实验

5.2.2 Boost电路实验

5.3 AC/DC电路实验

5.3.1 单相PWM整流电路实验

5.3.2 单相半波可控整流电路实验

5.3.3 单相桥式全控整流电路实验

5.4 DC/AC电路实验

5.4.1 方波逆变电路实验

5.4.2 SPWM逆变电路实验

5.5 PWM产生与驱动实验

5.6 本章小结

第六章 总结与展望

6.1 本文工作总结

6.2 展望

参考文献

插图清单

致谢