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双向DC-DC变换器

摘要：本系统为双向DC-DC变换器，实现电池的充放电功能能。系统采用

Buck/Boost双向DC/DC主拓扑，以STM32为控制核心，通过PI调节实现双向

电压变换和稳流功能，并能够实现充电与放电过程的按键切换与自动切换。同时，

该系统实现恒流充电功能，充电电流0.05A步进可调，并能够实时显示两侧电压、

充放电电流，显示误差小，充放电电流纹波峰峰值低，放电效率高达96.5%，充

电效率高达98.6%，并具有过充保护及自动恢复功能。

关键词:Buck/Boost双向DC/DC变换PI

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1.系统方案

1.1方案论证与比较

1.1.1主拓扑方案

方案一：采用非隔离性DC/DC双向变换拓扑。电路简单，体积较小，适用

于电压差较小的情况。。

方案二：采用隔离性DC/DC双向变换拓扑。适用于电压差较大的情况。两

侧电气隔离，可靠性较高。变压器的使用可以使电压电流在大范围内变换，

有效地保证了低电压或低电流输入实现大电压或大电流输出。

综合考虑，由于双向DC-DC变换器中，稳压源电压与电池电压相差不大，

故采用非隔离性DC/DC双向变换拓扑结构，电路简单，可实现性高。

1.1.2采样与驱动方案

方案一：不带隔离的采样与驱动电路。此种方案电路结构较为简单，能减小

辅助电源设计的工作量。但由于没有隔离，所以系统稳定性和安全性较差。

方案二：带隔离的采样与驱动电路。此种方案将主电路与控制电路隔离，提

高了系统稳定性与可靠性，但是因增加了额外的隔离电源而对系统带来额外

的效率损失，不能够很好的满足题目要求。

综合考虑，由于本题只涉及直流而未涉及到交流，并且是否隔离对题目影响

不大，所以选择方案一。

1.1.3控制方案

1.2总体方案描述

系统包括双向DC/DC变换电路、辅助电源、反馈控制、测量和显示五个部

分。其中DC/DC双向变换电路是核心部分，控制电路主要利用STM-32来实现，

系统通过电池电压、电流采样反馈，并利用PI算法调节Buck/Boost双向变换电

路开关管的占空比，从而实现恒流充电功能。系统通过红外遥控器来切换充放电

状态，并通过液晶实时显示系统电压电流。系统总体框图如图1-1所示。

单

半

相

桥

半

驱

桥

动

PWM

PWM过流保护

电流电压CCU8电压电流

实时实时实时实时

检测检测检测检测

XMC4500

ADCADC

LCDIO键盘

图1-1系统总体框图

2电路与程序设计

2.1双向DC/DC变换参数计算与器件选择

2

双