关于DSP技术在高频高压交流电源中的优化研究-论文

简介：
本文探讨了数字信号处理（DSP）技术在高频高压交流电源系统中的应用与优化策略，旨在提高系统的效率和稳定性。通过理论分析及实验验证，提出了一套有效的改进方案，为相关领域的研究提供了新的思路和技术支持。 在电子工程领域内，高频高压交流电源是至关重要的组成部分，在需要稳定低温等离子体的场景下尤其重要，例如工业加工及材料表面处理等领域。然而，传统设计存在功率因数低、可控性差的问题，这些问题会导致谐波污染和效率低下。为此，本论文提出了一种基于数字信号处理器（DSP）的高频高压交流电源优化方案。 该方案包括PWM整流电路、DC-DC调压电路、高频逆变电路、LC滤波电路以及高频变压器升压电路的设计。其中的核心部分是单相PWM可控整流器，在直流侧产生稳定的400V直流电压，并保证网侧的单位功率因数，通过DC-DC环节调节输出100V至400V可调范围内的直流电压；随后经过全桥逆变和LC滤波电路生成20kHz频率、低压正弦交流电，最终利用高频高压变压器将该电流升压到5kV至20kV的范围内，从而激发低温等离子体。 论文还分析了现有的比例谐振（PR）控制算法，并针对其在过零点处产生的谐波问题提出了准比例谐振（简称准PR）控制算法以改善电流跟踪性能。相较于传统的PI算法，尽管PR能够实现无静差的电流追踪效果，但它自身仍存在一定的缺陷，特别是在处理过零点附近的谐波方面表现不佳。为此研究者创新性地引入了准PR控制策略，并详细阐述了其实施过程。 为了验证所提方案的有效性，研究人员搭建了一个基于介质阻挡放电管的实验平台进行测试和对比分析传统与新提出算法的实际效果。结果显示，采用准PR控制算法后系统性能显著提升，在生成高频高压交流的同时保持较高的功率因数（超过0.99），从而减少了对电网的影响并提高了电源效率。 论文中涵盖的技术细节包括： 1. 高频高压交流电的重要性及其在低温等离子体激发中的作用； 2. 传统设计存在的缺陷，如低功率因数和较差的可控性； 3. 基于DSP技术的电路设计方案，重点介绍单相PWM整流器的应用及LC滤波电路的设计； 4. 关键电流内环控制器的设计理念以及PR与准PR控制算法的工作原理及其应用实例； 5. 实验验证方法，包括实验平台搭建和新型控制策略的有效性评估。 这些内容对于电源系统的优化设计、性能改进以及电能质量提升具有重要参考价值，在电力电子技术领域中尤其突出。论文所提出的高频高压交流电源设计方案及创新的准PR算法为解决传统电源存在的问题提供了新的思路和方法。