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摘 要

十八大来，能源问题、环境问题，成为发展新课题。绿水青山就是金山银山，在这样的大背景下，新能源汽车尤其电动汽车成为汽车行业发展的重要方向。其中电动汽车都是由电池组给整个汽车进行供电，但电池组都是提供稳定的高压直流电，但是电动汽车中还存在其他器件，它需要其他电压的直流电。

为了完成电压的控制本课题提出一种基于Buck电路的开关电源方案，并且使用芯片tms320f28335进行数字控制，这种控制方式具有可靠性高、可控性强、带载能力强、成本较低等优势。本文主要介绍了Buck电路的拓扑结构、原理；以及使用PI调节控制的相应参数计算，对计算好的控制策略进行Simulink 仿真，并对仿真进行结果分析，本课题的特色是利用实验室中有的TMS320f28335芯片对Buck电路进行数字控制，本文在第五章进行程序设计的介绍。

通过仿真以及程序设计，本设计的方案行之有效，具有一定的研究意义。

关键词：DC/DC；Buck电路；DSP；闭环控制。

Abstract

Since the 18th CPC national congress, energy and environmental issues have become new topics for development. Green mountains and clear water are valuable assets. In this context, new energy vehicles, especially electric vehicles, have become an important direction of the development of the automobile industry. Electric vehicles are powered by battery packs, but the battery packs provide stable high-voltage dc power. However, there are other components in electric cars, which need dc power of other voltages.

This thesis proposes a switching power supply scheme based on BUCK circuit, and USES the chip tms320f28335 for digital control, which has the advantages of high reliability, strong controllability, strong carrying capacity and low cost.This thesis mainly introduces the topology and principle of Buck circuit. As well as the use of PI adjustment control of the corresponding parameters calculation, the calculation of good control strategy for Simulink simulation, and simulation results analysis, the characteristics of this topic is the use of the laboratory tms320f28335 chip on the Buck circuit for digital control, this thesis in the fifth chapter of the program design is introduced.

Through simulation and program design, this design scheme is effective and has certain research significance.

Key words: DC/DC；Buck circui；DSP；closed-loop control.

目录

第1章 绪论 1

1.1 研究背景及意义 1

1.2 研究现状分析 1

1.3 研究内容 2

第2章 DC/DC变换器原理分析 4

2.1 基本DC/DC变换器的选择 4

2.2 Buck变换器工作过程分析 4

2.2 Buck变换器反馈环路分析 5

2.3 Buck变换器的工作模式分析 5

2.3.1 CCM工作模式分析 6

2.3.2 DCM工作模式分析 7

2.3.3 Buck变换器CCM模式和DCM模式的临界条件分析 9

2.4 Buck变换器电感的选择 10

2.5 Buck变换器输出电容的选择和纹波电压 10

2.6 本章小结 11

第3章 DC/DC变换器PI控制器设计 12

3.1 控制方式分析 12

3.2 PI控制参数设计 13

3.3 仿真及结果分析 14

3.3.1 仿真环境介绍 14

3.3.2 仿真模块设计 14

3.3.3 仿真结果与分析 15

3.4 本章小结 16

第4章 基于DSP的控制软件设计 17

4.1 需求分析 17

4.2 主程序设计 17

4.3 ePWM中断服务程序设计 18

4.4 A/D采样子程序设计 18

4.5 本章小结 19

第5章 总结与展望 20

5.1本文工作总结 20

5.2研究工作展望 20

参考文献 21

致谢 22

第1章 绪论

1.1 研究背景及意义

最近几年，汽车行业快速发展，汽车尾气，成为环境问题的主要来源，电动汽车应运而生。但是车上的的设备，因为各模块工作电压不同，不能够直接使用电动汽车电池组的高压直流电，为实现直流电压转化，DC/DC变换器成为了重要组成部分，在微电网控制，电动汽车和大规模储能系统的能量管理等方面都起到了不可或缺的作用^[1]，特别是车载DC/DC，作为整个电动汽车的电压电流转换重要部件，它的发展是现在研究的重要方向。

对于本课题研究的意义，首先对可靠性高、噪声低、功耗低、频率高、模块化、强抗干扰能力是开关电源飞速发展的一个主导方向^[2]。通过本课题的研究我们可以进一步对数字化控制DC/DC变换器有更加深刻的理解，能够感受到DSP在DC/DC变换器的控制上具有相当的优越性。除此之外，因为我们课题是应用在电动汽车的发展上，也可以对电动汽车的发展起到促进作用。

1.2 研究现状分析

通过阅读资料我们发现：纵观开关电源控制方式的发展过程，从模拟控制到数字控制，从电压环控制到电压与电流环双环控制，从线性控制到非线性控制，从单一控制量到组合控制的转变^[3]，显著的提升了开关电源的快速响应能力，能够快速，稳定的响应，较好的适用于现代电力工业对于电力环境的控制要求。

我们通过电力电子技术模拟部分的学习，我们知道，模拟控制技术是最早应用于各个控制领域，能够有效的控制电路，完成我们想要完成的目的，但由于数字电路的发展，加上计算机的普及，又凭借于信息工业在控制方面的优势，成为了现代控制技术的主要发展方向。模拟控制技术是一种连续控制，我们会通过原理计算出我们实现控制是需要的电路器件的各参数，然后组装起来，完成对输出量的控制。虽然模拟控制技术已经相当成熟，而且是我们一直以来利用的传统控制方式，但这种控制方式还有一些难以克服的固有缺点：

1. 模拟控制需要很多电路元件才能完成预期的控制策略，很难对整个电路进行简化；
2. 模拟控制时，一般将我们设计好的相应参数的器件进行固定镶嵌在一块，再想改变电路是很困难的；
3. 在模拟控制时，会产生焦耳热，就会引起器件参数变化，导致原来的控制策略发生较大的偏差；
4. 整个控制系统都是设计安装好的，调试不方便，而且只能实现比较简单的方案。

除此之外，一般的控制系统内部还是需要限流，防过压过流的保护电路，这些模拟控制中一般都是没有的，它还有变化响应缓慢等缺点，但是在数字控制之前也是很有效的控制方式。

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