数字控制级联式双向DC-DC变换器的研究

于特定值时，通过对Buck/Boost级开关管的控制实现变换器的反向运行,从而给原边的蓄电池进行恒流充电。为了使电池容量恢复到100％，必须允许一定的过充电，过充电反应发生后，电池的电压迅速上升，达到一定数值后，上升速率减小，然后电池电压开始缓慢下降。此时为了维持电池容量,须将均充改为浮充,即对蓄电池进行恒压充电,因此同样要对蓄电池的电压进行采样.

数字PI调节采用的是增量式PI控制,离散后的数字PI算法表达式为:

(a)

:比例系数; :积分系数; :本次误差; :本次控制量输出

依此类推:

(b)

(a)-(b)得到增量式数字PI控制算法表达式如下:

(c)

式(c)中的 即为数字调节器输出控制量的增量。

所以,最终输出的控制量为:

(d)

主程序流程图和ADC的中断服务程序流程图分别如图5和图6所示。

图 5主程序流程图

图6 ADC的中断服务程序流程图

4实验结果

根据上述主电路工作原理分析，为证实数字化控制方法的可行性，研制了一台实验样机,开关频率为100kHz,所选用元器件参数如下:S1，S2 选用IRF460，S3,S4,S5和S6为IRFP150N。Uin为2节蓄电池串连(单个12V，50A·h／10h)；C1为470uF，C2,C3为220uF,C4,C5为2200uF,C6为500nF,C7w为10nF,Cm为100uF,Cf100uF,L1为86uH,L2为6uH.Dsp芯片用TMS320LF2407A，电压采样LEM为VSM025A，原边额定电流1OmA，副边对应电流25mA；电流采样LEMCSM025LA，原边额定电流25A，副边对应电流25mA。

图7 S6导通时的电压电流波形

图8 S6关断时的电压电流波形

图9 S3，S4的gs和ds波形

图10 S1，S2的gs和ds波形

图11 恒流充电时电感电流采样电阻电压

5结论

本文通过对级联式双向DC-DC变换器原理的分析,并在数字控制的硬件基础之上,实验和验证了文中所提到的控制方案的可行性和有效性。该方案简化了硬件电路,通过软件实现了电路的稳压输出和对蓄电池的恒流恒压充电。

参考文献

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