廣西工學院畢業設計（論文）開題報告屆）題目名稱:Abi-directitheFPGA

DC-DCConverterdesignbasedon系別電子信息與控制工程系專班業級自動化系別電子信息與控制工程系專班業級自動化學號姓名指導教師 年月 日iPAGEPAGE6一、選題的根據：本選題的理論、實際意義隨著電力電子技術和新能源利用技術的發展，雙向 DC-DC變換器在直流不停電電源系統、航空能源系統、太陽能光伏發電系統、燃料電池應用系統以及基于料電池和混合能源的電動汽車或船舶等領域具有廣泛的應用前景， 已經引起了國內外專家的廣泛關注。由于環境保護和能源短缺的要求，對于太陽能光伏發電統、風能發電系統和以太陽能電池為動力的混合電動汽車的研究成為一個熱點內容在這些應用領域中都需要一個高效率高可靠性的儲能環節， 通常為蓄電池裝置，因此研究一種合理的雙向DC-DC變換器對于這些系統高效、高功率密度、小型化、高可靠性的要求具有重要的意義。由于用數字化控制代替模擬控制，可以消除溫度漂移等常規模擬調節器難以克FPGA（）對雙向DC-DCFPGA用率高等特點，相信對于雙向能提供一定的參考價值。

DC-DC變換器在控制策略上的研究綜述國內外有關本選題的研究動態和自己的見解20世紀80年代初，為了減輕人造衛星太陽能電源系統的體積和重量，美國學者提出雙向直流變換器代替蓄電池充電器和放電器，實現匯流條電壓穩定。此后，1994年香港大學陳清泉教授開展了電動車用雙向直流變換器的研究和試驗工作。1998年美國弗吉尼?大學的李擇元教授開始從事與燃料電池配套的雙向直流變換器研究。1994FelixAHimmelstossPESC94上發表文章，總結了不隔離雙向直流變換器的4種拓撲結構。由于Buck-Boost雙向直流變換器輸出輸入壓極性相反，不適合于電動車的使用， F.Caficchi提出了一種Buck-Boost級聯型雙向直流變換器，該變換器輸出輸入的負端共用。隔離式雙向直流變換器有正激、反激、推挽和橋式等電路拓撲結構。 2001年浙江大學陳剛博士在雙向反激式直流變換器基礎上提出有源箝位雙向反激式直流換器，變壓器原副邊箝位電路的引入，消除了普通反激變換器中的電壓尖峰和振蕩實現了所有開關管的零電流開關， 減少了開關器件的電壓應力。雖然復合有源箝位電路實現了軟開關，箝住了關斷電壓尖峰，但是由于箝位電容 Cc的引入，使得個別器件的電壓增益增加了Vcc,Vcc是箝位電容上的電壓。推挽式直流變換器也有對稱的電路結構，1989年就有學者提出了雙向推挽直流變換器的電路。推挽變換器的結構簡單，但變壓器的偏磁和漏磁限制了這種變換器的應用。在輸入輸出電壓相差較大的場合，一種由推挽變換器和半橋變換器組合成的混合變換器得到了發展。2004年南京航空航天大學張方華博士對推挽正激移相式雙向DC-DC變換器、級聯式雙向DC-DC變換器、正反激組合式雙向DC-DC變換器做了深入的研究，提出了許多新型的適合于雙向變換應用場合的應用電路， 研究了其控制模型，通過雙向控制模型的分析，采用環穩定。

PID補償環節的單電壓閉環實現了系統閉同步整流技術是近幾年開關電源技術研究的熱點，其主要應用于低壓大電流領域，其目的是為了解決續流管的導通損耗問題。雙向同步直流變換器的研究也是目前研究的熱點之一。2006年梁永春博士研究了由兩路雙向反激直流變換器輸入并聯輸出串聯構成的反激逆變器，在連續工作模式的反激逆變器的基礎上，提出同步整流控制方案，大大簡化了傳統電流源高頻鏈逆變器的控制方案， 從有效地降低了整流二極管導通損耗，將整機效率提高到 85.8%。本課題研究的是一種用于車載電源的雙向DC-DC變換器，由于輸入輸出電等級相差太大，所以降壓電路采用移相 PWM-ZVZCS的橋式功率變換電路，超前橋臂實現ZVS，滯后橋臂實現ZCS;升壓電路采用新型軟開關推挽式Boost功變換電路，通過在原邊加入一個輔助電路使開關管實現軟開關。 控制電路部分則在FPGA里實現，以Altera公司QuartusII軟件為開發平臺，通過VHDL和原理圖輸入相結合的方式產生主電路所需要的二、研究內容主要研究內容

PWM波形。設計一個基于FPGA的雙向DC-DC變換器，該變換器由以下3部分組成：PWM-ZVZCSBoost功率變換電路；A/DPIDPWM組成；(3)括電壓/電流取樣電路、保護電路、驅動電路、輔助電源電路、無源晶振電路、給定信號輸入電路。系統框圖如下：

其他輔助電路包A/D轉換電路、研究重點升壓電路、降壓電路中開關功率管軟開關的實現；FPGA的控制電路的設計；控制電路各個模塊的編譯、仿真。研究難點橋臂和滯后橋臂之間的移相角；PWM控制模塊的設計、編譯、仿真；FPGAPID調節。創新點由于FPGA具有開發周期短、靈活性高、成本低、模塊可重復利用率高等特點，本論文采用FPGA進行控制電路的設計，通過設計某種控制策略使得移相ZVZCSBoost變換器，滿足車載電源系統的設計要求。摘要第一章緒論第二章主電路拓撲結構及控制方式選擇第三章主電路工作原理第四章主電路器件選擇及參數設計FPGA第六章輔助電路的設計及選擇致謝附錄三、研究方法通過在網上或者學校圖書館中文數據庫里查找關于雙向 DC-DC變換器及FPGA的文獻資料，通過各文獻資料的比較之后首先確定主電路的拓撲結構， 明確設計參數，在主電路大體思路了解之后然后定下控制電路的模塊組成， 通過用VHDL語言與原理圖輸入相結合的方法對模塊進行編譯、仿真、引腳鎖定、配置文件下載等步驟之后，最后與主電路以及一些輔助電路進行結合，整個系統的設計。四、進程安排和采取的主要措施

最終完成34311號：收集與課題有關的文獻資料（集）；312319號：主電路拓撲結構方案的確定；320327號：主電路硬件設計，軟件模塊規劃及設計；28417號：軟件模塊編譯、仿真、引腳鎖定；18430號：其他輔助電路的設計及選擇；1515號：撰寫畢業論文初稿；516529FPGAPWM開關電源控制器設計[D].論文，20096.陳沖.DC-DC變換器[D].文，2007，5.黃俊，王兆安.電力電子技術[M].北京：機械工業出版社，2008.凌俊杰.PWMDC-DC變換器的研制[D].大學碩士學位論文，2005,6.莊元明.DC-DC變換器研究[D].南京師范大學碩士學位論文，2007，4.⑹⑹吳金橋.DC-DC變換器的研究[D].合肥工業工業碩士學位論文，2006,11.方如舉.DC-DC變換器的研究[D].文，2006，4.張占松，蔡宣三.開關電源的原理與設計[M]北京：電子工業出版社，1999.曲學基，王增幅，曲敬鎧.新編高頻開關穩壓電源[M]北京：電子工業 版社，2005.常棟梁.FPGAPWM控制器的研制[D].論文，2008,4..EDA技術使用教程[M].北京：科學出版社，2008.清源計算機工作室.Protel99SEPCB及仿真[M].出版社，2008.EhsanAdib*，HoseinFarzanehfard.Softswitchingbi-dir