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原文传递船舶防腐开关电源的研究

论文题名：	船舶防腐开关电源的研究
关键词：	船舶防腐;开关电源;拓扑结构;电路原理图;数字恒流源;模块化设计
摘要：	船舶腐蚀会导致严重的海洋污染，影响船舶使用性能，带来高额的维修费用。外加电流阴极保护是一种经济、有效的防腐方法。随着现代电力电子技术和微处理器技术的高速发展，并在船舶电源领域中的广泛应用，智能型船舶防腐电源的研究成为热点。　　论文详细阐述了开关电源的理论基础及关键技术，较为深入地研究了AC/DC、CV/CC的拓扑结构与控制方法，并针对上海电气集团由船舶电源的特点分析所提出的要求设计数控型恒流开关电源产品。系统硬件分为AC/DC、CV/CC、通信监控模块三部分，软件包括上位机、下位机控制程序两部分。　　硬件电路中AC/DC模块将220V AC转换成24V DC，采用了单端反激式电路以及PWM脉宽调制方法。AC/DC包括输入整流电路、RCD箝位电路、EMI滤波电路、变压器、输出滤波电路、控制电路、电压反馈电路以及过压、过流、过热保护电路。CV/CC模块将恒压转换成最大值为2000mA恒流输出。CV/CC模块由1.25V高精度电压源作为1024点可编程电阻网络的基准电源，采用运算放大器对电阻网络输出构成跟随器减小前级干扰，单片机 C8051F340通过 I2C控制可编程电阻网络来调节恒流模块的输出电流。通信监控模块为了实现电平匹配，设计了电平转换电路，支持 TTL/CMOS电平与RS232电平的双向转换，与上位机进行通信。　　控制软件中的下位机程序是基于C语言在keil编译环境中进行调试。程序采用模块化设计，包括系统初始化模块，I2C通信模块，串口UART0监测模块，并利用这些模块设置输出电流与反馈电流、电压。上位机程序是基于C++语言在Qt编译环境中进行调试，设计包括人机交互界面，串口设置、串口通信等功能模块，并利用这些功能模块设置下位机电流，读取下位机输出电流和电压。为了有效地通信，在上位机与下位机的控制程序中定义相同的通信协议和数据帧格式，并构建与解析数据帧。　　在设计完成后，利用Altium Designer09绘制电路原理图与PCB图。元器件焊接与程序烧录后，搭建测试平台对系统进行调试和性能测试。将 AC/DC模块、CV/CC模块、通信监控模块单独调试，保证各个模块正常工作后整机调试。最终测试系统各性能指标，包括输出纹波、控制精度、负载调整率、电源调整率。根据测试的数据和波形分析，系统基本实现了预设的功能和各项性能指标。测试过程表明系统人机界面友好、易操作、响应快、稳定性强，在船舶电源领域有一定的应用前景。
作者：	李赛鹏
专业：	电子与通信工程
导师：	郁进眀
授予学位：	硕士
授予学位单位：	东华大学
学位年度：	2016
正文语种：	中文