大功率开关电源智能并联系统的开发与研究
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摘要
新时代对电源的三大基本要求是：高可靠性、高效率、低电磁干扰。
近几年来，我国开关电源技术已经有了长足的进展，采用了有效的均流技
术和软开关技术，理论、研究、生产、应用等已经有相当的成果和规模。中国
的电源市场特点经过20多年的对外开放和经济的快速发展，具有巨大的发展潜
力和空间，世界各发达国家都在关注中国电源市场的发展。企业必须坚持高起
点、高标准，高质量、和国际接轨，这将促进电源市场的规范化，今后的市场
竞争将是质量的竞争，技术的竞争，人才的竞争。
本课题研制的高频开关电源主要用于电镀(型号：NDF)、充电(型号：NCF)、
电化学(型号：NHF)和励磁(型号：NLF)。NDF系列高频开关电源是专为满足
电镀工艺要求而精心设计制作的，特别适合用作电镀及印刷电路板电镀生产线
的整流电源。NHF系列高频开关电源是专为满足电解工艺及高纯水处理(EDI
配套电源)工艺要求而精心设计制作的，特别适合用作电解及EDI除盐配套整
流电源。
全文共分为六章：
第一章主要介绍开关电源的发展过程及现状，阐述了本课题的研究目的、
研究意义和研究内容。
第二章主要介绍软开关技术，对软开关Buck电路PWM变换器和移相控制
全桥(Full—Bridge，FB)PWM变换器工作过程做了详细介绍。
第三章讨论了电磁兼容重要性，对抗干扰做了详细介绍，并从硬件和软件
两方面提出相应抑制干扰措施。
第四章主要分析了本课题硬件部分，对开关电源主电路及保护电路做了介
绍，并对RS485工作电路做了详细说明。
第五章主要分析了本课题软件部分，对单台电源模块软件以及监控系统软
件做了详尽说明，并阐述了几个器件的驱动程序。
第六章对系统的设计进行了总结，指出了系统设计不完善的地方，并对下
步工作提了几个建议。
In the new age, three basic requirements are high reliability, high effect and low disturbance of electromagnetism.
In recent years, great progress has been made in the field of switch-mode power supply technology in China and also effective average current technology and soft switching technology have been adapted. We have received many considerable achievements in theory, research, production and application. After external opening and speedy economical development for twenty years, the power supply market in China has great potential and interspace, and it is also attractive to most developed countries. Our companies should persist in high jumping-off point, high standard, high quality, and catching up with the international levels. It will boost the criterion of power supply market. In later years, market competition will characterize in quality, technology and human resource.
The high frequency switch-mode power supply focused by this subject mainly used in galvanoplastics(NDF), electrification(NCF), electrical chemistry(NHF), and excitation(NLF). The high frequency switch-mode power supply of NDF is designed for particular galvanoplastics technics, specially for the whole power supply during galvanoplastics and painting circuit board galvanoplastics. The high frequency switch-mode power supply of NHF is designed for electroanalysis technics and dealing with high pure water technics(EDI power supply is fixed),especially for the whole power supply during the electroanalysis in which EDI power supply is used.
This essay can be divided into six chapters:
First, the development and status of the switch-mode power supply are introduced, including research purpose, research significance and research contents.
Second, the part mainly introduces soft switching technology , and some details about the working process of the PWM converter of Buck circuit and the PWM converter of Full-Bridge controlled system.
Third, this part discusses the significant of electromagnetism compatibility, And this passage detailedly introduces disturbance, and points out resolved measures both
from hard ware and soft ware.
Fourth, this passage analyses the hard ware parts of the project, and introduces the main circuit and protection circuit of switch-mode power supply. In addition, this part explains working circuit of RS485.
Fifth, this passage mainly analyses the soft ware parts of the project. And this part particularly introduces the software of the single pedestal power supply module and monitoring system, and introduces some drivers.
Sixth, this part sums up the design of system, and points out the shortcomings. What is more, some suggestions have made to next work.
近几年来，我国开关电源技术已经有了长足的进展，采用了有效的均流技
术和软开关技术，理论、研究、生产、应用等已经有相当的成果和规模。中国
的电源市场特点经过20多年的对外开放和经济的快速发展，具有巨大的发展潜
力和空间，世界各发达国家都在关注中国电源市场的发展。企业必须坚持高起
点、高标准，高质量、和国际接轨，这将促进电源市场的规范化，今后的市场
竞争将是质量的竞争，技术的竞争，人才的竞争。
本课题研制的高频开关电源主要用于电镀(型号：NDF)、充电(型号：NCF)、
电化学(型号：NHF)和励磁(型号：NLF)。NDF系列高频开关电源是专为满足
电镀工艺要求而精心设计制作的，特别适合用作电镀及印刷电路板电镀生产线
的整流电源。NHF系列高频开关电源是专为满足电解工艺及高纯水处理(EDI
配套电源)工艺要求而精心设计制作的，特别适合用作电解及EDI除盐配套整
流电源。
全文共分为六章：
第一章主要介绍开关电源的发展过程及现状，阐述了本课题的研究目的、
研究意义和研究内容。
第二章主要介绍软开关技术，对软开关Buck电路PWM变换器和移相控制
全桥(Full—Bridge，FB)PWM变换器工作过程做了详细介绍。
第三章讨论了电磁兼容重要性，对抗干扰做了详细介绍，并从硬件和软件
两方面提出相应抑制干扰措施。
第四章主要分析了本课题硬件部分，对开关电源主电路及保护电路做了介
绍，并对RS485工作电路做了详细说明。
第五章主要分析了本课题软件部分，对单台电源模块软件以及监控系统软
件做了详尽说明，并阐述了几个器件的驱动程序。
第六章对系统的设计进行了总结，指出了系统设计不完善的地方，并对下
步工作提了几个建议。
In the new age, three basic requirements are high reliability, high effect and low disturbance of electromagnetism.
In recent years, great progress has been made in the field of switch-mode power supply technology in China and also effective average current technology and soft switching technology have been adapted. We have received many considerable achievements in theory, research, production and application. After external opening and speedy economical development for twenty years, the power supply market in China has great potential and interspace, and it is also attractive to most developed countries. Our companies should persist in high jumping-off point, high standard, high quality, and catching up with the international levels. It will boost the criterion of power supply market. In later years, market competition will characterize in quality, technology and human resource.
The high frequency switch-mode power supply focused by this subject mainly used in galvanoplastics(NDF), electrification(NCF), electrical chemistry(NHF), and excitation(NLF). The high frequency switch-mode power supply of NDF is designed for particular galvanoplastics technics, specially for the whole power supply during galvanoplastics and painting circuit board galvanoplastics. The high frequency switch-mode power supply of NHF is designed for electroanalysis technics and dealing with high pure water technics(EDI power supply is fixed),especially for the whole power supply during the electroanalysis in which EDI power supply is used.
This essay can be divided into six chapters:
First, the development and status of the switch-mode power supply are introduced, including research purpose, research significance and research contents.
Second, the part mainly introduces soft switching technology , and some details about the working process of the PWM converter of Buck circuit and the PWM converter of Full-Bridge controlled system.
Third, this part discusses the significant of electromagnetism compatibility, And this passage detailedly introduces disturbance, and points out resolved measures both
from hard ware and soft ware.
Fourth, this passage analyses the hard ware parts of the project, and introduces the main circuit and protection circuit of switch-mode power supply. In addition, this part explains working circuit of RS485.
Fifth, this passage mainly analyses the soft ware parts of the project. And this part particularly introduces the software of the single pedestal power supply module and monitoring system, and introduces some drivers.
Sixth, this part sums up the design of system, and points out the shortcomings. What is more, some suggestions have made to next work.
引文
[1]林晓东．高频开关电源的特点及在电力系统的应用[J]．电力自动化设备，1999，19(6)：71-72．
[2]刘文华，马晓军，郑文斌，等．高功率因数48V／50A通信开关电源[J]．电力系统自动化，1997，21(9)：69-71．
[3]冯瀚，徐德鸿．双管正激变换器交错并联的方法比较[J]．电源技术应川，2000，3：15-18．
[4]费万民，张艳莉，吕征宇，吴兆磷．单片机控制的高频开关电源型电力系统操作电源的研制[J]．继电器，2001(6)：31-34．
[5]李十庆，黄滨，李海波．高频开关电源并联均流技术及其应用[J]．煤矿机械，1998(3)：40-41．
[6]张古松，蔡宣三．开关电源的原理与设计．北京：电子工业出版社，1998．
[7]赵效敏．开关电源的设计与应用．上海：上海科学普及出版社，1995．
[8]王英剑，常敏慧，何希才．新型开关电源实用技术．北京：电子工业出版社，1999．
[9]沙占友．新型单片开关电源的设计与应用．北京：电子工业出版社，1999．
[10]阮新波，严仰光．直流开关电源的软开关技术．北京：科学出版社，2000．
[11]段九州．电源电路实用设计手册．沈阳：辽宁科学技术出版社，2002．
[12]赵负图．电源集成电路手册．北京：化学工业出版社，2003．
[13]中国电源学会主办．电源技术应用．西安：该刊编辑部，1998．
[14]刘胜利．现代高频开关电源实用技术．北京：电子工业出版社，2002．
[15]黄燕．常用电子设备开关电源检测方法．北京：科学出版社，2001．
[16]李爱文．现代通信基础开关电源的原理和设计．北京：科学出版社，2001．
[17]何希才．新型开关电源设计与应用．北京：科学出版社，2001．
[18]刘健，严百平，程红丽．不连续导电模式高功率因数开关电源．北京：科学出版社，2000．
[19]史乎君．实用电源技术手册(电源器件分册)．辽宁：辽宁科学技术出版社，1999．
[20]胡友水，李汉强．高频开关电源的并联均流系统．西安：电源技术应刚，2004．1：32-34．
[21]陈一逢．高性能软开关功率因数校正电路的设计．西安：电源技术应用，2004．1：35-37．
[22]邹丽霞，谢毅聪．开关电源基于补偿原理共模干扰抑制技术．西安：电源技术应用，2004(1)：49-52．
[23]何立民．MCS51系列单片机应用系统设计．北京：北京航空航天大学出版社，2001．
[24]李华．MCS51系列单片机实用接口技术．北京：北京航空航天大学出版社，1993．
[25]何立民．单片机应用技术选编(一)～(八)．北京：北京航空航天大学出版社，1993～2000．
[26]邬宽明．单片机外围器件实用手册(数据传输接口分册)．北京：北京航空航天大学出版社，1998．
[27]王福瑞．单片微机测控系统设计大全．北京：北京航空航天大学出版社，2001．
[28]徐爱钧．智能化测量控制仪表原理与设计．北京：北京航空航天大学出版社，2000．
[29]孙涵芳，徐爱卿．MCS—51／96系列单片机原理及应用．北京：北京航空航天大学出版社，1996．
[30]陈光东，赵性初．单片微型计算机原理及接口技术．武汉：华中理工大学出版社，1993．
[31]何立民．单片机应用文集(一)～(二)．北京：北京航空航天大学出版社，1996～1998．
[32]沈德金．MCS5-1系列单片机接口电路与应用程序实例．北京：北京航空航天大学出版社，1997．
[33]纪宗南．单片机外围器件实用手册—输入通道分册．北京：北京航天航空大学，1998．
[34]何立民．单片机高级教程-应用与设计．北京航天航空大学，2000．
[35]李克春．IBM PC系列微机接口与通讯原理及实例．大连：大连理工大学出版社，1999．
[36]李朝青．PC机及单片机数据通信技术．北京：北京航空航天大学出版社，2000．
[37]袁涛，李月香，杨胜利．单片机C高级语言程序设计及其应用．北京：北京航天航空大学，2001．
[38]马忠梅，刘滨，戚军，马岩．单片机C语Windows环境编程宝典．北京：北京航天航空大学，2002．
[39]马忠梅，籍顺心，张凯，马岩．单片机的C语言应用程序设计(第3版)．北京：北京航天航空大学，2003．
[40]天津市计算机学会单片机分会主编．2003年全国单片机及嵌入式系统学术年会论文集(上下册)．北京：北京航天航空大学，2003．
[41]沈红卫．单片机应用系统设计实例与分析．北京：北京航天航空大学，2003．
[42]Tamots Ninomiya. Soft Switching Convers. Shin dengen El. Mfg. Co. Ltd, Vol,12. 1999: 38-42.
[43]DonaldT. Staffiere. Power in the year 2000. APEC'95, Proceeding, 1995: 6-10.
[44]IEEETrans. on Power Electronics, Nov, 1997.
[45]Micro controller Handbook. Intel Corp.1986.
[46]MCS-96 Macro Assemble User's Guide, Intel Corporation.
[47]C—96 User's Guide, Intel Corporation.
[48]Nancy K, Richard G. Power management Ics make pitch for growth [J]. Electronics Design, 1999, (12):32A.
[49]Whittington H W, Flynn B W. Switched Mode Power Supplies Design and Construction [M]. New York: Research Studies Press LTD, 1997.
[50]VRMU. L. DC—DC Converter Designment Guidelines [S].
[51]Carlos A. Munoz, lvo Barbi, " A New High_Power_Factor Three _Phase AC-DC Converter: Analysis, Design, and Experimentation", IEEE TRANSACTIONS ON POWER ELECTRONIOS, Vol. 14, No.1, 1999: 90—96.
[52]SY.Hui,Henry Shu-Hung,S.C.Tang, "Coreless Printed Circuit Board(PCB) Transformers for Power MOSFE/IGBT Gate Drive Circuits",IEEE TRANSACTIONS ON POWER ELECTRAONICS, Vol.14, No.3, 1999:422-429
[53]M ilam M. Jovanovic, Laszlo Huber, "Small--Signal Modeling ofNonideal Magmp PWM Switch", IEEE TRANSACTIONS ON POWER ELECTRONICS, Vol. 14, N.5, 1999: 882-888.
[54]S. U. Ahlnad, D. R. Kohli, "Design and Analysis of Pulse_width Modulated Close_Loop DC Drive Torsional System Using Paramer PlaneTechnique", ELECTRIC MACHINES and POWER SYSTEMS Vol. 27 No.8, 1999:658-664
[2]刘文华，马晓军，郑文斌，等．高功率因数48V／50A通信开关电源[J]．电力系统自动化，1997，21(9)：69-71．
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[43]DonaldT. Staffiere. Power in the year 2000. APEC'95, Proceeding, 1995: 6-10.
[44]IEEETrans. on Power Electronics, Nov, 1997.
[45]Micro controller Handbook. Intel Corp.1986.
[46]MCS-96 Macro Assemble User's Guide, Intel Corporation.
[47]C—96 User's Guide, Intel Corporation.
[48]Nancy K, Richard G. Power management Ics make pitch for growth [J]. Electronics Design, 1999, (12):32A.
[49]Whittington H W, Flynn B W. Switched Mode Power Supplies Design and Construction [M]. New York: Research Studies Press LTD, 1997.
[50]VRMU. L. DC—DC Converter Designment Guidelines [S].
[51]Carlos A. Munoz, lvo Barbi, " A New High_Power_Factor Three _Phase AC-DC Converter: Analysis, Design, and Experimentation", IEEE TRANSACTIONS ON POWER ELECTRONIOS, Vol. 14, No.1, 1999: 90—96.
[52]SY.Hui,Henry Shu-Hung,S.C.Tang, "Coreless Printed Circuit Board(PCB) Transformers for Power MOSFE/IGBT Gate Drive Circuits",IEEE TRANSACTIONS ON POWER ELECTRAONICS, Vol.14, No.3, 1999:422-429
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[54]S. U. Ahlnad, D. R. Kohli, "Design and Analysis of Pulse_width Modulated Close_Loop DC Drive Torsional System Using Paramer PlaneTechnique", ELECTRIC MACHINES and POWER SYSTEMS Vol. 27 No.8, 1999:658-664