专业组先进控制电动汽车车载光伏充电系统设计与实现

题目：针对电动车动力池组长不能完充满而响使用设了一种伏电池车延长电汽车续里程与用采用MS3202808DSP作控制、以OST进行了优化并研了样机制定了高能算法控制策略能完成光伏电最大输功率的又能高电池电效率并于平完成了DSP嵌入式应用程序设计，生成代码。配备了车系统，实现良好的人机交互功能。实验结果明装置性稳光伏池最大功率度快稳态误小效率高，：Directingtowardsthephenomenonofthebatterypackofelectricvehiclesnotbechargedcompleyforlongtime,wedesignedakindofon-boardphotovoltaiccellchargingdevice,itcantricklechargetoimprovethestateofchargeofthebatterypack,andatthesametimepartofthesupplementalbatterypackenergytoextendtheageofelectricvehicle.ThispaperusesDSPTMS320F2808chipascontrollercoreandBoostconverterasthehardwaredesignschemeofthemaincircuit,alsocompletesthemaincomponentsoftheselectionandparametertuningonthedesignparameterssimulationandoptimization,andthedevelopmentofaprototype.Develoahigh-performancealgorithmsandcontrolstrategies,itcannotonlyrealizetheumoutputpowerpointtrackingofphotovoltaiccellsbutalsocouldimprovebatterychargingefficiency.Testresultsindicatethatthedeviceperformancewasstable,andhasgoodpracticality.Itcantrackthe umoutputpowerofphotovoltaiccellwitherrorlessthan2%,thetransformationefficiencyreached85%,thefluctuationrangeofoutputvoltageandcurrentwaslessthan5%.Thedevicecandetectbatterygroup´svoltageandchargecurrenttopreventbatteryoverchargeandhasover-currentprotection.21世纪汽车的发展方向。充电续驶里程短，受到循环的限制等。采用光伏电池对电动汽车动力电池补给充 21世纪人类可持续发展的必然追求。为高效、低风险地进行产品设计及科学研究是每个科技工作者的愿望。近年来,DSP的性代较以往更快,产品的生命周期越来越短,对嵌入式DSP软件可移植性提出了更高的要求总系统设计方案带来严重。在 软件平台上开发嵌入式DSP应用程序可以解决传统设计方案的。MathWorks公司推出的 。结合软件中的嵌入式(Embedded (RTWEmbeddedCoder)、EmbeddedIDELink和TargetSupportPackage以及开发DSP应用程序的集成开发环境(如用于TI的CodeComposerStudio集成开发环境)构建的DSP软件系统池充电装置、车载仪表（车载操作系统、CAN总线、USB-CAN适配器、电池管理系统。1所示：3.2VCAN总线实现数据共享。的光照下：开路电压为20.5V，短路电流为5.0A，额定功率为75W，额定工作电压为用TexasInstruments公司的TMS320F2808数字信号处理器，它是一款功能强大的32位定点DSP，有高速的12位A/D转换器，强大的数字处理和管理能力，特别上位机软件：光伏充电系统。该系统是基于LABVIEW平台开发的当单体电池电压最高值小于3.65V时（充电截止电压为3.65V，采用最大功率算3.65V之后，采用非最大功2所示。最高单节电 电压NMPPTPI算法(恒压2CANCAN电池电池CANCANCANCAN3CANCANCAN3所示。5%5%；具有防止电池组过充电4所示。50℃，从而提高变换器的运行效率。合理布局PCB，减小信号受到的电磁干扰，保证开关器件准确的开断使其稳定运行而不被烧坏，延长使用。5%，同时使滤波电容和电感的功耗也尽量小。BOOSTBOOSTK1L1D1C1及输出滤+-E+C2+5BOOSTC2UOIO的变化也很小，也可视为恒定值。6C2没有起到滤波6BOOST6C2L2，来滤除输出电流的尖峰。RO+-+7BOOST7ROL20.1Ω。MOSFETPmax150WUinmax为100VMOSFET的电流有效值为： Pmax 1500.67 UUr

MOSFET的功耗和利于其散热，使逆变器额定工作MOSFET1WMOSFET

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100V4.5mΩ。MOSFETQ关断时，漏感和主开关管的结电容会在开关管上9D2、R1、C3FR306C3100V/100nFR110Ω/2W。8MOSFET8MOSFETVds波形，其中点画线为未加缓冲电路时100V，实线为加了缓冲电路后的波形，其尖峰明显减小。电感电流断续，BOOST电路的升压比即失去控制，为了保证光伏电池的输出功率只有额定10%，且电池组接近充满的情况下，变换器能够正常工作，储能电感值需满足：ILB

D(1D(1

TSUC1 UO

L10.36mH0.5mH。选用铁氧体磁芯绕制，其在80~100℃、25~200kHz下有最小损耗，相对磁导率高，它的有效磁导率可根据0.5T1.49cm2、磁7.75cm的EI21磁芯，绕线为AWG18#1.13mm21.6mm，530.064Ω1.3W18.7℃0.28T，小0.5T。主电路为了使仿真结果更接近实验结果，本文采用国际半导体公司公布的基于IRFB4110型MOSFETSaberirfb4110pbf.sinSaberSketch中为模型100.2A，满足设计要求。910、控制电路的供电电源是保证光伏电池充电装置稳定的前提。为此，设计了一个输入电压在+40V~+60V之间、输出电压为+15V的单端反激变换器稳压源作为系统主电源。选取ST公司的UC3842N作为开关电源控制，其启动电压为16V，工作电压为10V~30V之间。为使额定工作时的占空比为1/3，取原副边匝比为：N1=N2=5/3。当电池组、Saber11所示。当输出电流变化时，输出电压的变化3%地和数字地如图12所示为DSP供电的3.3V和1.8V电源由TPS75733和12DSPA/D0~3V的直流电压信号，且采样电路的1%0~3V之间，再LM358DSPA/D转换131%0.05Ω电阻串入回路，再用运LM3581014。图13电压采样检测电 图14电流采样检测电DSP通过采样电路采进来的值进行判断再做出15所示的硬件保护。15电路分为几个相对独立的部分：主电路、驱动电路、电源模块电路、测量电路、DSP最小16所示。5mm，以减小对后者的干扰。MOSFET缓冲电路尽量靠近MOSFET，驱动电路输出到MOSFET的门极和源极回路所围成的面积尽量小，以防止驱动信号受到高频干扰。在靠近2A/mm的线宽设计。控程序统一调用。软件总体框图如图17所示。系统软件包含的主要功能模块有：初始化模 模块、ADC模块、MPPT（最大功率）模块、CAN通信模块、PI调节模块、 程PIADCPIADC18所示，主要包括对初始化、AD转换、MPPT、CAN开开NYADN充电功率YN初始化模块包括系统初始化、ADC模块初始化、GPIO初始化、定时器初始化、CAN模块初始化以及模块初始化。ADPIMPPT算法做好准备工作。ADC19所示。图20为最大功率算法的流程图，即控制电路所采用的电流寻优爬坡算法。流程图I(n)表示当前时刻的电流值，I(n-1)表示前一时刻的电流值；D(n)表示当前时刻的占空比；D(n-1)表示前一时刻的占空比；ΔD表示占空比增量，是一个正数。在流程中，对测量YN启动SEQ1RST_SEQ1=充电电流NYYNNYD(n- D(n)=D(n)+ΔDD(n)=D(n)-ΔD返图19ADC模块流程 图20最大功率流程PI21PIPI控制算法。Ug为设定的PIPI控制环节中，不能实时16CAN22CAN总线向电动汽车电池管理系统发送单节电NYNYYNNY返图21PI调节模块流程 图22CAN通信模块流程23Time图23输入欠压保护流程 图24Time中断服务程序流程 采用模块化的设计思想利用、、Real-TimeWorkshop、DSP设计DSP程序，实现代码的自动生成。利用该方法将生成的软件代码到TMS320F2808开发板上，从而提高了软件代码开发效率；讨论了一种适用于电动汽车车载光伏电池充电装置的光伏电池最大功率点算最大功率点测++光+电池-伏充蓄 --图25所示，采用0~60V直流稳压源Us串联率电阻Rs(3.7Ω左右)模拟光伏电池，由戴Ui应为直流线性稳压源电压的一半Us/2，1所列。1ηMPPT误差MPPT26272829为日电阻转换成电压信号后再放大10倍由DSP采样