1.3 本文的研究内容

本文以电力电子变换器为控制对象，建立DSP为控制核心的控制平台。它具有模拟信号采集（ADC）以及上位机通讯功能。该实验平台采用TI公司的通用DSP控制套件——TI-28335插卡作为控制核心模块。该插卡采用DIMM110内存条接插件，几乎外接了所有TI-28335的GPIO端口和特殊端口，可完成多种DSP外设实验。可以通过此DSP嵌入式硬件平台实现电路模拟信号的采样、分析和闭环控制。我在项目中使用仿真器，熟悉了PC端软件环境，学会在线运行，断点调试以及下载程序。我在了解RS232串口通讯模块后，编写程序实现与PC的通讯,并能够使用示波器观察输出的波形变化。最后在导师的指导下完成了对反激变换器输入输出电压、电流量的测控实验。

2 电力电子变换器控制系统需求分析及设计

2.1控制系统的设计需求

本文的测控平台适用于多种电力电子变换器，实际实验中以TI-SEPIC（Single-endedPrimaryInductanceConverter）变换器为控制对象。

SEPIC斩波电路是开关电源六种基本DC/DC变换拓扑之一。

SEPIC斩波电路的基本工作原理[8]：当V处于通态时，E—L1—V回路和C1—V—L2回路同时导电，L1和L2贮能。

V处于断态时，E—L1—C1—VD—负载（C2和R）回路及L2—VD—负载回路同时导电，此阶段E和L1既向负载供电，同时也向C1充电，C1贮存的能量在V处于通态时向L2转移

[9]。SEPIC斩波电路的输入输出关系由下式给出：

图2.1所示为基于耦合电感的SEPIC电路。

图2.1基于耦合电感的SEPIC电路

DC-DC变换器的控制方法有很多种，但是一般比较常见的方法是“时间比率控制”（“TimeRatioControl”，缩写为TRC）。它通过调整变换器中开关管的导通时间和开关周期的比例，使得变换器能在各种工作状态下保持输出电压稳定。改变开关管导通时间Ton和开关周期T的比例亦即改变占空比。根据TRC控制原理，可将其分为三种不同的控制方法：（1）脉频调制（PulseFrequencyModulation,缩写为PFM），（2）脉宽调制（PulseWidthModulation,缩写为PWM），（3）混合调制。

本文中采用PWM调制。PWM调制是保持开关周期不变，而改变开关的导通时间来调整占空比的一种控制方法。它被广泛应用于开关电源的反馈控制中，更是整个电压调整环路的核心。它同PFM调制一样，也分为电压模式和电流模式：电压模式只对输出电压采样，是单环控制系统；电流模式是在电压控制基础上，增加电流控制环节，使其成为双环控制系统[10]。本文中使用的是电压模式。

PWM调制在高频情况下可提供较宽的负载范围。此外，由于开关频率是固定的，噪声相对较小，使用较简单的低通滤波器就可以大幅度减小电压纹波[11]。因此广泛用于噪声冲突关系密切的电信设备。

本文的控制系统需要对TI-SEPIC变换器的输出电压、电流量进行测控。为了达到这个目标，需要实时测量其输入电压Uin、电流Iin以及其输出电压Uo、电流Io。并通过DSP28335与PC上位机通讯来发出控制指令，最终完成对变换器的测控[12]。

2.2控制系统的实现

根据上文，该控制系统需要有以下5个模块：电压电流测量电路、模拟信号调理模块、开关管驱动电路、SCI串口通讯模块以及DSP28335。

功率电路需要输出VH和VL。此时的信号需要经由模拟信号调理模块进行必要的调理后进入DSP的AD模块从而完成了系统的数据采集。此系统中PC上位机通过SCI模块与DSP28335建立了通讯，从而实现了控制指令的发送功能。在这之后，DSP根据接收的控制指令发出信号，信号通过隔离电路，再通过开关管驱动电路放大后进入功率电路，从而完成最后的控制。 基于TI-DSP平台的电力电子测控平台设计(3):http://www.youerw.com/zidonghua/lunwen_205040.html