电动汽车用DC/DC变换器控制系统的研究

摘要

本文针对燃料电池电动汽车的车载Buck DC/DC变换器的特殊要求,结合燃料电池的特性对DC/DC变换器的平均电流控制法进行分析研究,总结了作为内环的电流环补偿电路的零点及极点特性,为搭建控制系统平台提供了依据,并且应用MATLAB7.0进行系统建模、仿真,给出给定突变时的系统动态调节过程的仿真波形.通过分析及仿真结果可以看出平均电流控制法具有快速的动态响应,对干扰具有良好的抑制能力.通过功率试验验证了仿真结果的正确性.DSP芯片是一种高速芯片,利用DSP芯片对DC/DC变换器进行控制可以在速度及精度方面满足实际应用的要求.另外,DSP芯片的片内资源丰富,执行速度快,只需要较少的外围器件就可以实现51系列单片机用较多的外围器件才能实现的功能.本文应用DSP作为控制系统的主控制器.CAN总线是由ISO定义的串行通信总线,它最初出现在80年代末汽车工业里,是BOSCH公司在现代汽车技术中领先推出的一种多主机局域网.它的基本设计规范使其具有高的波特率,高抗电磁干扰性.本文应用CAN总线完成控制给定及系统故障诊断码的上传功能.最后,针对EMI问题,本文提出了实际应用时硬件及软件应该采取的保护和抗干扰措施,用以保证控制系统能够在恶劣的电磁干扰环境下稳定可靠的工作.

目录

文摘

英文文摘

声明

1绪论

1.1电动汽车发展概述

1.2燃料电池特性介绍

1.3 DC/DC控制系统描述

1.4本章参考文献

2 DC/DC变换器概述

2.1燃料电池电动汽车对DC/DC变换器的要求

2.2 BUCK降压变换器

2.2.1线路组成

2.2.2 工作原理

2.2.3电路各点的波形

2.2.4主要参数

2.3本章小结

2.4本章参考文献

3控制系统硬件设计

3.1硬件总体设计

3.2 TMS320LF2407简介

3.2.1 TMS320LF2407DSP的性能特点和资源[8]

3.2.2基于控制领域的应用

3.3控制电路设计

3.3.1 TMS320LF2407最小系统

3.3.2电压电流和温度检测

3.4 PWM脉冲信号的发送

3.5 CAN通讯

3.5.1 CAN通信在电动汽车用DC/DC变换器控制系统中的作用

3.5.2 CAN串行通信总线概述

3.5.3 CAN通信协议属性

3.5.4 CAN通信协议内容介绍

3.5.5 CAN总线器件

3.5.6燃料电池汽车动力系统DC/DC网络通信协议

3.6本章小结

3.7本章参考文献

4控制系统软件设计

4.1数字控制特点

4.2 DC/DC变换器控制方法

4.3电流控制法

4.3.1峰值电流控制法

4.3.2平均电流控制法

4.3.3平均电流控制法电流环补偿电路中各参数的设计

4.4基于CAN总线的通讯与保护的实现

4.4.1通讯系统介绍

4.4.2保护措施

4.5抗干扰措施

4.5.1干扰源及其传播途径

4.5.2硬件抗干扰措施

4.5.3软件抗干扰措施

4.6本章小结

4.7本章参考文献

5计算机仿真分析及功率试验

5.1 BUCK主电路建模

5.2仿真分析

5.3功率试验

5.4本章小结

5.5本章参考文献

6总结和展望

6.1总结

6.2有待解决的问题

致 谢

附录A

附录B

附录C