基于FPGA的混合電源控制單元設計.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法比擬的優(yōu)點，它將電池電源的高比能量與超級電容器的高比功率的優(yōu)點結合起來，既可以滿足負載對于短時峰值功率輸出的需求，又可以為長期工作提供所需的能量，控制單元即是在混合電源工作過程中對其充、放電進行控制的單元模塊。
　　根據(jù)整個混合電源結構模型可以將控制部分劃分為三個不同的模塊：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現(xiàn)

2、FPGA芯片對于三個不同DC/DC模塊的控制，根據(jù)不同的應用場合本文中需要兩個升壓型和一個降壓型DC/DC模塊電路，在此選取了“斬波”型DC/DC轉換器。調制方式依據(jù)不同的負載情況選用PWM（脈沖寬度調制）和PFM（脈沖頻率調制）兩種不同的調制方式，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FPGA來控制超級電容器組均衡充電，當超級電容器需要通過串聯(lián)方式使用以提高其輸出電壓時，對每個單體電容實現(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)缺點后，本文提出了一種改進型均衡充電模型，在不影響充電速度的同時電路結構大大降低，并且對充電方式和檢測電路進行了改進，充電方式采用“打嗝”的機理通過FPGA芯片實現(xiàn)“先恒流后恒壓”的兩段式充電，檢測電路部分采用“光耦”檢測法，與傳統(tǒng)電阻分壓式檢測相比精確度提高的同時，能量消耗也有所下降。
　　通信控制單元是實現(xiàn)混合電源系統(tǒng)與上位機的數(shù)據(jù)交互的單元，本文中選用了PC/104接口作為與上位