双向DC-DC变换器
作者：何婧 韦星
来源：《农家致富顾问·下半月》2016年第01期
摘要：本双向DC-DC变换器由DC-DC变换器主电路模块、驱动电路模块、采样电路模块等组成，配合以ST公司的STM32F407ZE单片机基于PID算法的闭环控制，所设计的变换器能够正常、稳定的运行，可以准确的完成步进值精确可调、恒流充电，恒压放电、自动充放电切换、单片机能实时调节和显示等要求。变换器在充电模式下效率可达94.7%，在放电模式下可达97.2%。 关键字：双向DC-DC变换器；PID算法；闭环控制
1 设计原理及分析
根据双向DC-DC变换器的系统原理框图可知。DC-DC变换器作为整个装置前向通道的核心，单片机作为其反馈回路的核心，在闭环控制的条件下进行升压和降压的切换，最终使输出恒定。
本综合性装置硬件电路部分由DC-DC变换主电路、驱动电路和采样电路三大部分构成闭环控制系统，以实现恒流充电、恒压放电的目的。
当装置处于充电模式时，直流电压源经DC-DC降压变换器向锂电池组充电，变换器输出电压的大小由PWM波的占空比决定。当输入电压变化的时候，为了达到恒流的目的，由采样电路采集变换器输出电压和电流，反馈回单片机后，经预设算法，相应的改变占空比的大小，使输出电流恒定。 当装置处于放电模式时，锂电池组作为电压源，经DC-DC升压变换器向负载放电。当输入电压变化时，为了达到恒压的目的，由采样电路实时采集负载上的电压经单片机处理后，自动适当调节其输出的PWM波占空比，使得电压恒定。
2 电路与程序设计
2.1 主电路设计原理
双向DC-DC变换器的主电路原理图如图1所示。本双向DC-DC变换器分为充电和放电两种模式。
当变换器工作在充电模式时，S1、S2接通，S3关断，MOS管Q2关断，主回路可等效为BUCK降压电路，输入电压为30V，输出电压为24V。此时，MOS管Q1栅极在PWM波的控制下进行周期性的通断。当Q1开通时，稳压源向电感L1充电，电感中电流直线上升，能量储存于电感中；当Q1关断时，电感电流经续流二极管D2构成的回路放电，电感电流按线性规律下降，电感释放能量。
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