用于电池测试系统的双向dcdc变换器的研究

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1、用于电池测试系统的双向DC/DC变换器的研究魏克新，高国振，李华平，孙强（天津理工大学，自动化学院，天津300384）（天津市复杂控制系统理论及应用重点实验室）摘要：针对蓄电池常见的充放电过程，本文介绍了一种基于DSP的双向升降压DC/DC变换器。电路采用全桥式拓扑结构，通过双闭环串级PWM控制开关元件的通断，以实现变换器的双向升降压。全文重点介绍了变换器数学模型的分析以及基于LQR的最优参数整定方法。在此基础上，以系统设计的方式对其进行了SIMULINK仿真以及样机的测试。实验结果保持了良好的动静态特性，证明了方案的可行性。本装置与高功

2、率因数可逆整流器级联可用于电池测试系统，实现能量的双向流动。关键词：双向DC/DC变换器;双闭环串级控制;全桥式拓扑;状态空间平均法;LQR控制中图分类号：TM351文献标识码：ATheResearchofBi-DirectionalDC/DCConverterUsingintheBatteryTestSystemWEIKe-xin，GAOGuo-zhen，LIHua-ping，SUNQiang(SchoolofElectricalEngineering,TianjinUniversityofTechnology,Tianjin30038

3、4,China)（TianjinKeyLaboratoryofControlTheoryandApplicationsinComplicatedSystems）Abstract:Forthecharginganddischargingprocessofbattery,akindofbi-directionalbuck-boostDC/DCconverterbasedonDSPisintroduced.Thecircuitadoptsthefull-bridgetopologyandthedual-loopcascadePWMcontrol

4、methodinordertoachievethebuck-boostoftwo-quadrant.ThefulltextfocusesonthemathematicalanalysisofconvertermodelandtheoptimalparametertuningmethodsbasedonLQR.Onthisbasis,itsSIMULINKsimulationandprototypetestingiscarriedout.Theexperimentalresultshasagoodstaticanddynamiccharac

5、teristicsanditprovesthefeasibilityofdesigning.ThedevicecanbeusedforthebatterytestsystemwithahighpowerfactorrectifierandachievetheBi-Directionalflowofenergyfinally.KeyWords:Bi-directionalDC/DCconverter;thedual-loopcascadecontrol;full-bridgetopology;State-spaceaveraging;LQR

6、control能量，实现能量回馈，从而可以提高整个系统的效1引言率。而由于通常的单向DC/DC变换器中，主功率传日常生活中，蓄电池的充、放电是必不可少的，输通道上一般都有二极管这个环节，因此能量经由例如在电池测试系统中，电池生产厂家需要对新电变换器流动的方向只能是单向的，不能反向流动。池进行充、放电以及容量的校核。在这类应用中，有鉴于此，本文介绍了一种基于DSP的全桥式涉及到直流电压的变换，常用到DC/DC变换器。其双向升降压DC/DC变换器。此变换器与PWM可逆整中输入端接直流母线,输出端接储能装置(蓄电流器级联，可用于各类电池的充、放

7、电以及大功率池)。此外为了实现充、放电，能量还必须能够双直流电源的核心部分。向流动，即变换器不仅能够通过各种变换得到满足要求的输出电压，而且能够反向吸收输出端多余的2系统分析基金项目：天津市自然科学基金项目(06YFJMJC01800);天津市高等学校科技发展基金项目(2006BA24).作者简介：魏克新（1954-）,男,教授,博士生导师,Email:kxwei@tjut.edu.cn2.1主电路拓扑结构diLRL1图1为双向升降压DC/DC变换器的主电路结iLDdtLLLUi(3)构，功

8、率开关管T1～T4组成桥的4个桥臂。电感du011u00dtCRCL作为储能元件在电路的升降压中起到了重要的作用，直流侧的电容C为直流滤波器。在此基础上，通过