用于电池测试系统的双向DCDC变换器的研究.pdf

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1、ELECTRICDRIVE2O10Vo1．40No．2电气传动2010年第4O卷第2期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(天津理工大学天津市复杂控制系统理论及应用重点实验室，天津300384)摘要：针对蓄电池常见的充放电过程，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。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Simu—link仿真以及样机的测试。实验结果保

2、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：AResearchofBi—directionalDC／DCConverterUsingintheBatteryTestSystemWEIKe—xin，GA0Guo—zhen，LIHua—ping，SUNQiang(ninKeyLaboratoryofControlTheoryandApplicationsinCompl

3、icatedSystems，口inUniversityofTechnology，Tianjin300384，China)Abstract：Forthecharginganddischargingprocessofbattery，akindofbi—directionalbuck—boostDC／DCconverterbasedonDSPwasintroduced．Thecircuitadoptsthefull—bridgetopologyandthedual—closedloopcascadePWMcontrolmethodinordertOach

4、ievethebuck—boostoftwo—quadrant．ThemathematicalanalysisofconvertermodelandtheoptimalparametertuningmethodsbasedonLQRwerefocusedon．Onthisbasis，itsSimulinksimulationandprototypetestingwerecarriedout．Theexperimentalresulthasagoodstaticanddy—namiccharacteristicsanditprovesthefeasi

5、bilityofdesigning．Thedevicecanbeusedforthebatterytestsys—temwithahighpowerfactorrectifierandachievethebi—directionalflowofenergyfinally．Keywords：bi—directionalDC／DCconverter；thedual—closedloopcascadecontrol；full—bridgetopology；state—spaceaveraging；LQRcontrol在电池测试系统中，需要对新电池进行充、

6、放可逆整流器级联，可用于各类电池的充、放电以及电以及容量的校核。在这类应用中，涉及到直流大功率直流电源的核心部分。电压的变换，常用到DC／DC变换器。其中输入1系统分析端接直流母线，输出端接储能装置(蓄电池)。此外为了实现充、放电，能量还必须能够双向流动，1．1主电路拓扑结构即变换器不仅能够通过各种变换得到满足要求的图1为双向升降压DC／Dc变换器的主电路输出电压，而且能够反向吸收输出端多余的能量，结构，功率开关管T～T组成桥的4个桥臂。实现能量回馈，从而可以提高整个系统的效率。电感L作为储能元件在电路的升降压中起到了由于通常的单向DC／DC变换器

7、中，主功率传输重要的作用，直流侧的电容C为直流滤波器。通道上一般都有二极管这个环节，因此能量经由1．2工作原理变换器流动的方向只能是单向的，不能反向流动。该电路结构不同于全桥4象限DC／DC的拓鉴于此，本文介绍了一种基于DSP的全桥式扑结构，后者主要是用于直流电机调速方面。而双向升降压DC／DC变换器。此变换器与PWM此DC／DC变换器不仅可实现电压升与降的调基金项目：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(1954一)，男，教授，博士生导师，Email：kxwei@

8、tjut．edu．crl37电气传动2010年第4O卷第2期魏克新，等：用于电池测试系统的双向DC／DC变换器的研究中：占