基于DSP控制的数字式双向DC/DC变换器的实现

电压采样和电流采样是实现输出电压可调及稳压和充电电流恒定的关键，在DSP的中断服务程序中对采样值进行数字滤波和PI调节。程序根据给定输出电压参考值和充电电流参考值进行PI调节，当原边输入电压变动时，副边输出电压稳定在给定值；而当副边负载电压有波动时也可以根据给定电流参考来调节相移大小，控制原边充电电流值。数字式PI调节采用的是增量式PI控电感器作用制，其系统框图如图6所示。由于DSP具有强大的计算能力以及EV(Event Manager)模块，则PWM信号可以方便地得到，因此，硬件部分可以大大简化，控制电路部分可以全部省略而由软件来代替，即软件实现PI计算控制以及PWM信号的产生。但是，考虑到DSP的安全性问题，必须有光耦隔离。

图6 增量式PI控制系统框图

3 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有效性，制作了一台实验样机，开关频率为50kHz。对于图2所示的主电路结构，所选用元器件参数如下：S₁～S₈选用IRF840，V_in为蓄电池（12V，4A·h/20h，充电使用）；C₁为100μF，C₂为100μF；IRF840前级用TLP250驱动，控制器用TMS320LF2407A，光耦采用6N137；电压采样LEM为电流型的LV25-P，原边额定电流1大功率电感0mA，副边对应电流25mA，此输入和输出对应精度为±0.9％；电流采样LEM为HDC-一体成型电感040G系列霍尔电流传感器，其输出电压2.5V±1V，精度为±1％。

图7（a）所示为副边输出10V时的实验波形，当输入电压分别为10V，40V，50V时，S₂和S₄的驱动波形分别如图7（b），（c）， (d)所示，可见当输出电压给定时，而输入电压可变，可以通过前文所提到的增量式数字PI控制实现移相控制，使输出稳压得以实现。图8为副边输出20V时的输出电压波形和各主开关的驱动波形。

(a) 10V输出波形 (b) 10V输入时的驱动波形

(c) 40V输入时的驱动波形 (d) 50V输入时的驱动波形

图7 副边10V输出原边驱动信号移相比较

(a) 20V输出波形 (b) 15V输入时的驱动波形

(c) 40V输入时的驱动波形 (d) 50V输入时的驱动波形

图8 副边20V输出原边驱动信号移相比较

图9所示为由原?对副边进行放电到副边对原边进行充电工作模式切换的实验波形。其中图9（a）所示为原边对副边放电时的原边电池输出电流采样电阻电压值；图9（b）所示为副边对原边进行充电时原边输入电流采样电阻两端的电压值；

(a) 放电时原边电流采样 (b) 恒流充电时原边电电阻电压值流采样电阻电压值

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