基于DSP的交错并联双向DC/DC变换器研究

近年来,随着电力电子相关技术的发展,电路拓扑的不断衍生,产生了双向DC/DC拓扑结构。它能够实现能量的双向流动,具有体积小、成本低、效率高、动态性能好等优势,具有广泛的应用前景。本文针对双向DC/DC变换器的拓扑结构和控制方法展开了深入研究,采用DSP控制技术实现了双向DC/DC变换器的交错并联运行。首先,本文总结了基本的隔离型和非隔离型双向DC/DC拓扑结构及其相关特性；选择了应用最为广泛的双向Buck-Boost变换器作为研究对象,深入分析了交错并联双向DC/DC变换器在升压模式和降压模式下的工作原理及其工作特性,说明了交错并联拓扑结构能有效降低电流纹波、减小储能元件体积、提高系统功率密度等；指出了交错并联时由于模块间外特性差异造成的不均流问题并给出了解决方案。其次,针对交错并联双向DC/DC变换器的两种工作模式,采用状态空间平均法分别建立其动态小信号模型,以此为基础设计了相应的电压环、电流环PI控制器；同时,通过MATLAB绘制相应的频域曲线,验证PI控制器设计的合理性。最后,搭建了一台2KW的交错并联双向DC/DC变换器实验样机,介绍了变换器的主电路和控制电路设计,并对部分关键电路如采样调理电路、硬件保护电路、IGBT驱动电路的设计原理作了详尽阐述；同时,在CCS6.0开发环境下编写了DSP控制系统程序,介绍了Main函数、ADC中断函数、PWM中断函数的设计思路并给出部分代码；对实验样机进行了调试运行,初步验证了本文的理论分析与设计要求。