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1、第37卷第6期电力电子技术Vol.37,No.62003年12月PowerElectronicsDecember,2003全数字化双向DC/DC变换器的分析和设计许海平,温旭辉,孔力(中国科学院电工研究所,北京100080)摘要:分析了电压和电流两种控制模式,基于电流模式提出一种具有恒压、恒流、恒功率控制等多种功能的控制器。详尽阐述了数字控制系统的采样速率、AD转换器位数、DPWM分辨率和开关频率的设计原则,提出了非同步采样检测方法。针对DC/DC变换器强的非线性、时变特性,提出一种新型变参数滞环PID调节器,改善系统稳定性。采用DSP2TMS320F243作为控制核心,设计了一台额定功率为
2、5kW的双向DC/DC变换器装置。实验结果证明,系统性能优良,可有效用于电动汽车等领域。关键词:数字控制;脉宽调制;电动汽车/直流2直流变换器中图分类号:TM46文献标识码:A文章编号:1000-100X(2003)05-0013-04AnalysisandDesignofDigitallyControlledBi2directionalDC/DCConverterXUHai2ping,WENXu2hui,KONGLi(InstituteofElectricalEngineeringChineseAcademyofSciences,Beijing100080,China)Abstract:T
3、hisarticlepresentsananalysisofvoltageandcurrentcontrolmodesofDC/DCconverterandproposesamulti2purposecontrollerworkinginconstantvoltage,constantcurrent,constantpowerstatesalterable.Alsothedetermina2tionofsamplingrateofthedigitalcontrolunit,ADconversionbits,DPWMresolutionandtheprincipleofswitchfreque
4、ncyarediscussed.Meanwhile,anasynchronoussamplingmethodisproposedtoensuretheprecisionoffeedbacksignal.Aimatthenonlinear,parameter2changingandtime2varianthigh2frequencyswitchsystem,anewtypeofPIDregulatorisusedtoimprovethesystemstabilityanddynamicperformance.Finally,A5kWbi2directionalDC/DCconverterisb
5、uiltwiththeDSP2TI320F243.ExperimentshownthatthesystemhasexcellentpropertiesandcanbeusedinareaslikeEV.Keywords:digitallycontrolled;PWM;ElectricalVehicle/DC2DCconverter1引言设计统一的硬件平台,适应不同变换器控制系统,通近年来,因环境污染和能源安全的考虑,纯电动过软件版本改变系统功能,灵活实现复杂的控制算法。因此,随着微处理器价格的降低和技术的成熟,汽车、混合动力车和燃料电池车等电动汽车的研发数字控制技术必将在大功率、高性能、智能
6、化DC/得到了迅猛发展。电动车采用的动力电源主要有燃[2]DC变换器中得到发展。料电池、动力蓄电池和超级电容等,因其性能或成本下面重点分析DC/DC变换器的控制模式、数的原因,这些动力电源并非直接应用在车上,而是通字控制系统的设计原则和新型数字PID调节器的过一个功率变换单元进行电压、电流和功率变换后设计方法等。才配置到车辆动力系统链(PowerTrain)中,该功[1,3]2系统控制原理率变换单元就是DC/DC变换器。随着电动汽车的产业化发展,DC/DC变换器也必将得到广泛应用。图1示出典型的开关DC/DC变换器数字控制模拟控制技术因动态响应快,较易观测和调试,系统。电流和电压等模拟反馈信
7、号由采样保持器采无量化误差、价格低廉而被广泛采用。数字控制技样,经过A/D转化为数字信号后输入计算机微处理术因其成本和技术方面的考虑,主要用于电机驱动器CPU进行PID调节运算,结果通过数字PWM单系统和高级不间断电源UPS系统等。数字控制技元处理,产生的DPWM信号触发主电路功率开关,术能显著降低控制系统的硬件设计,减少分立元件实现占空比调节,得到所需的电压电流量。数量,改善系统可靠性,降低系统硬件成本;同
