基于FPGA的混合電源控制單元設(shè)計(jì).pdf

1、作為一種新型的電力能源利用方式，混合電源有著電池電源無(wú)法比擬的優(yōu)點(diǎn)，它將電池電源的高比能量與超級(jí)電容器的高比功率的優(yōu)點(diǎn)結(jié)合起來(lái)，既可以滿足負(fù)載對(duì)于短時(shí)峰值功率輸出的需求，又可以為長(zhǎng)期工作提供所需的能量，控制單元即是在混合電源工作過(guò)程中對(duì)其充、放電進(jìn)行控制的單元模塊。
　　根據(jù)整個(gè)混合電源結(jié)構(gòu)模型可以將控制部分劃分為三個(gè)不同的模塊：直流“斬波”電路控制單元、均衡充電控制單元和通信控制單元。
　　直流“斬波”電路控制單元主要實(shí)現(xiàn)

2、FPGA芯片對(duì)于三個(gè)不同DC/DC模塊的控制，根據(jù)不同的應(yīng)用場(chǎng)合本文中需要兩個(gè)升壓型和一個(gè)降壓型DC/DC模塊電路，在此選取了“斬波”型DC/DC轉(zhuǎn)換器。調(diào)制方式依據(jù)不同的負(fù)載情況選用PWM（脈沖寬度調(diào)制）和PFM（脈沖頻率調(diào)制）兩種不同的調(diào)制方式，控制算法選用增量式PID控制算法。
　　均衡充電控制單元是通過(guò)FPGA來(lái)控制超級(jí)電容器組均衡充電，當(dāng)超級(jí)電容器需要通過(guò)串聯(lián)方式使用以提高其輸出電壓時(shí)，對(duì)每個(gè)單體電容實(shí)現(xiàn)充電的平衡就顯得

3、尤為重要。在比較了廣泛使用多種均衡充電電路的優(yōu)缺點(diǎn)后，本文提出了一種改進(jìn)型均衡充電模型，在不影響充電速度的同時(shí)電路結(jié)構(gòu)大大降低，并且對(duì)充電方式和檢測(cè)電路進(jìn)行了改進(jìn)，充電方式采用“打嗝”的機(jī)理通過(guò)FPGA芯片實(shí)現(xiàn)“先恒流后恒壓”的兩段式充電，檢測(cè)電路部分采用“光耦”檢測(cè)法，與傳統(tǒng)電阻分壓式檢測(cè)相比精確度提高的同時(shí)，能量消耗也有所下降。
　　通信控制單元是實(shí)現(xiàn)混合電源系統(tǒng)與上位機(jī)的數(shù)據(jù)交互的單元，本文中選用了PC/104接口作為與上位