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基于DSP的双向DC/DC变换器研究

作　者: 杨硕亮
导　师: 许军
学　校: 西安科技大学
专　业: 电力电子与电力传动
关键词: 双向DC/DC变换器模糊PID控制器预测修正软开关
分类号: TM46
类　型: 硕士论文
年　份: 2013年
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内容摘要

近年来，无论在理论研究，还是在生产应用方面，电源技术都取得了诸多成果和长足的进步。开关电源快速地朝着系统小型化、低成本、高频化和高效化的趋势发展。双向DC/DC变换器能在需要能量双向流动的场合代替两个并联的单向DC/DC变换器，可以减小其自身体积和重量，降低成本。本文在分析双向DC/DC变换器原理的基础上，结合其应用领域详细描述具体的工作方式。针对直流不间断电源系统的要求，本文采用了一种正向推挽升压、反向全桥降压的电路拓扑结构，在降压模式时采用PWM相移控制，近似计算出超前桥臂和滞后桥臂的软开关条件，解决了功率器件的软开关。对于该拓扑结构组成的电路设计了各部分硬件电路的参数，采用带有预测修正的参数自适应模糊PID控制方法对当前输出信号的变化进行在线调整，并用MATLAB软件对控制效果做出仿真验证。用TI公司的TMS320LF2812作为控制芯片进行软件设计，给出各部分程序流程图并完成程序的编写。实验部分采用MATLAB软件对双向DC/DC变换器的正向、反向工作模式进行仿真验证，制作一台实验样机，实验结果显示的稳定输出波形验证了本文设计的双向DC/DC变换器的可行性。

全文目录

摘要  3-4
ABSTRACT  4-8
1 绪论  8-15
  1.1 课题的背景及研究的意义  8-11
  1.2 双向 DC/DC 变换器的研究发展趋势  11-13
  1.3 本文的主要内容和结构安排  13-14
  1.4 本章小结  14-15
2 双向 DC/DC 变换器的拓扑结构和工作原理  15-24
  2.1 拓扑结构选择  15
  2.2 工作原理分析  15-23
    2.2.1 正向推挽 Boost 变换器模式  17-20
    2.2.2 反向全桥 Buck 变换器模式  20-23
  2.3 本章小结  23-24
3 双向 DC/DC 变换器的硬件电路设计  24-32
  3.1 系统设计要求  24
  3.2 主电路元件设计  24-28
    3.2.1 高频变压器的设计  24-26
    3.2.2 功率开关管的选择  26-27
    3.2.3 主电路中其他元件的选择  27-28
  3.3 变换器辅助电路的设计  28-29
    3.3.1 驱动电路设计  28
    3.3.2 采样电路设计  28-29
  3.4 双向 DC/DC 变换器中变压器的偏磁问题  29-31
    3.4.1 推挽电路的偏磁问题  29-30
    3.4.2 全桥电路的偏磁问题  30-31
    3.4.3 避免偏磁的方法  31
  3.5 本章小结  31-32
4 双向 DC/DC 变换器控制算法研究  32-51
  4.1 开关变换器的常用控制方法  32
  4.2 隔离型双向 DC/DC 变换器的小信号模型  32-38
  4.3 参数自适应模糊 PID 控制  38-46
    4.3.1 参数自适应模糊 PID 控制的原理  39-40
    4.3.2 隶属函数的确定  40-43
    4.3.3 参数模糊规则的设计  43-46
  4.4 修正预测控制算法  46-47
  4.5 控制算法仿真  47-50
  4.6 本章小结  50-51
5 软件设计  51-57
  5.1 引言  51-52
  5.2 控制系统结构  52-53
  5.3 控制系统软件设计  53-56
    5.3.1 采样频率的选择  53
    5.3.2 PWM 波形及直接移相脉冲的产生  53-54
    5.3.3 主程序流程设计与分析  54-55
    5.3.4 控制算法程序流程  55-56
  5.4 本章小结  56-57
6 实验结果及分析  57-63
  6.1 仿真结果  57-60
  6.2 实验结果  60-62
  6.3 本章小结  62-63
7 结论  63-65
  7.1 总结  63-64
  7.2 展望  64-65
致谢  65-66
参考文献  66-69
附录  69-70

基于DSP的双向DC/DC变换器研究

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