【正文】 圖 buck 變 換器對(duì)超級(jí)電容充電電流減到 0 時(shí) PWM 信號(hào)波形 表 降壓板對(duì)超級(jí)電容充電完成時(shí)，電源經(jīng) boost 變換器給超級(jí)電容充電過(guò)程中電壓電流的數(shù)據(jù) ,電源輸入電壓 Vin = 15V 表 超級(jí)電容充電過(guò)程電壓電流數(shù)據(jù)表 2 電容電壓 Vcap/V 充電電流 Icap/A 續(xù)表 20xx 屆湖北汽車工業(yè)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 35 電容電壓 Vcap/V 充電電流 Icap/A 當(dāng)模式轉(zhuǎn)換到光伏電池經(jīng)升壓板給超級(jí)電容充電時(shí)，剛開(kāi)始有一定的沖擊電流，之后很快電流穩(wěn)定在 ，此后電流穩(wěn)。之后電流開(kāi)始快速下降，最低大概下降到 ，之后電流快速上升達(dá)20xx 屆湖北汽車工業(yè)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 34 到 ,此后充電電流一直十分穩(wěn)定。 表 超級(jí)電容充電過(guò)程電壓電流數(shù)據(jù)表 電容電壓 Vcap/V 充電電流 Icap/A 0 表 數(shù)據(jù)為系統(tǒng)由停止模式切換到經(jīng) buck 變 換器給超級(jí)電容充電模式時(shí)，隨時(shí)間的變化，電容上電壓的變化和充電電流的變化。 20xx 屆湖北汽車工業(yè)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 33 第 5 章 實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析 各工作模式下實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)分析 該節(jié)主要記錄系統(tǒng)處于充電模式時(shí)，給超級(jí)電容充電過(guò)程數(shù)據(jù)，即經(jīng)降壓板給超級(jí)電容充電和經(jīng)升壓板給超級(jí)電容充電過(guò)程。 } 其中 PWM(duty)為單片機(jī)輸出給定占空的 PWM，由于單片機(jī)有 PWM 模塊功能，該功能代碼實(shí)現(xiàn)比較簡(jiǎn)單，這里對(duì)具體代碼不做敘述。 } else if(duty limit_max_duty) duty = limit_max_duty。 duty += k*(constant_current_value Iout)。函數(shù)代碼如 下： void Set_boost_constant_current(void) { float Iout。 ⑤ boost 變換器恒壓工作 函數(shù)名： Set_boost_constant_voltage() 此狀態(tài)比較容易實(shí)現(xiàn)，只要取消單片機(jī)對(duì) TL494 死區(qū)的控制，利用 TL494 控制電路電壓環(huán)即可將輸出電壓穩(wěn)定在 32V 輸出。那么只要將這一轉(zhuǎn)換操作換成： SW1 斷開(kāi)， SW4 接觸點(diǎn) 4， SW3 接觸點(diǎn) 2。Mode3 轉(zhuǎn)換到 Mode7: SW1 斷開(kāi)， SW4 接觸點(diǎn) 4； Mode2 切換到 Mode7:SW1 斷開(kāi)，SW3 接觸點(diǎn) 2。 ④模式轉(zhuǎn)換繼電器控制函數(shù) 該部分相關(guān)函數(shù)較多，但工作原理是一致的僅舉其中一例函數(shù)名 函數(shù)名： sw_to_mode7() 由于 boost 變換器只能獲取下一步要轉(zhuǎn)換的狀態(tài)，不清 楚之前的狀態(tài)，需分析不同狀態(tài)轉(zhuǎn)換到指定狀態(tài)有什么不同之處。調(diào)用采樣函數(shù)為簡(jiǎn)單的采樣過(guò)程，不做敘述。 } 返回值賦給模式轉(zhuǎn)換標(biāo)志變量，作為模式轉(zhuǎn) 換條件。 if(Vout = 32) return 1。 } } boost 變換器單片機(jī)控制系統(tǒng) ①獲取 buck 控制器模式數(shù)據(jù) 函數(shù)名： unsigned char Get_Mode_from_boost(void) 當(dāng)發(fā)生需要 boost 控制器配合的狀態(tài)轉(zhuǎn)換時(shí)，用來(lái)接收要轉(zhuǎn)換的模式，從而進(jìn)行相應(yīng)的模式轉(zhuǎn)換操作。 case 3: if(Get_Mode_from_boost() == 7) boost_charge_cap_full = 1。 case 2: if(Get_Mode_from_boost() == 3) boost_charge_battery_full = 1。該部分代碼如下： void Check_Mode_Conversion_Flag(void) { swith (mode) { case 1: buck_charge_cap_full = Judge_buck_charge_cap_full()。完成則返回 1，送到相應(yīng)標(biāo)志位，作為模式轉(zhuǎn)換的條件之一。此時(shí) buck 控制器根據(jù)接收的數(shù)據(jù)進(jìn)行相應(yīng)的模式轉(zhuǎn)換。 Buck 控制器將模式標(biāo)志置為相應(yīng)模式，可以準(zhǔn)確反映當(dāng)前系統(tǒng)工作狀態(tài)，方便之后的模式轉(zhuǎn)換。模式轉(zhuǎn)換需要 boost 控制器控制繼電器先操作時(shí)，完成操作后，發(fā)送模式數(shù)據(jù)，告知 buck 控制器，然后 buck 控制器進(jìn)行繼電器狀態(tài)轉(zhuǎn)換就可保證系統(tǒng)的正常運(yùn)行。例如： Send_Mode_to_boost(2)即發(fā)送數(shù)據(jù) 2 到 boost 控制器， boost 控制器接受到后，進(jìn)行到 Mode2 的轉(zhuǎn)換。 ②發(fā)送轉(zhuǎn)換模式到 boost 控制器 模式的轉(zhuǎn)換需兩個(gè)控制器相互配合時(shí)， buck 控制器將要轉(zhuǎn)換的狀態(tài)發(fā)送到 boost 控制器， boost 控制器接收到進(jìn)行相應(yīng)的繼電器狀態(tài)切換，與 buck 變換配合完成模式的轉(zhuǎn)換。例如： Mode4_Mode6()表示進(jìn)行狀態(tài) 4 到狀態(tài) 6 轉(zhuǎn)換時(shí)， buck 變換器單片機(jī)控制系統(tǒng)控制的繼電器的狀態(tài)轉(zhuǎn)換操作控制。 各部分子程序分析 buck 變換單片機(jī)控制系統(tǒng) ①模式轉(zhuǎn)換函數(shù) 主程序中有很多模式轉(zhuǎn)換函數(shù)，該部分是系統(tǒng)工作模式相應(yīng)轉(zhuǎn)化時(shí)， buck 變換器單片機(jī)控制系統(tǒng)控制的繼電器的狀態(tài)轉(zhuǎn)換。 Mode2， Mode3 時(shí)需要 boost 控制器檢測(cè)部分轉(zhuǎn)換條件，條件滿足時(shí)，同樣按照操作步驟完成相應(yīng)的繼電器狀態(tài)轉(zhuǎn)換，同時(shí)發(fā)送模式數(shù)據(jù)到 buck 變換器，此時(shí)該數(shù)據(jù)指示 buck 變換器執(zhí)行相關(guān)的模式轉(zhuǎn)換操作。由于 boost變換器有充電和為負(fù)載供電兩種工作模式， boost 變換有恒流和恒壓兩種工作狀態(tài)。 default: break。 Send_Mode_to_buck(7)。 break。 sw_to_mode6()。 break。 sw_to_mode4()。 } break。 if(Judge_boost_charge_cap() == 1) { mode3_mode7()。 } break。 if(Judge_boost_charge_battery() == 1) { sw_to_mode3()。 switch (mode) { case 2: sw_to_mode2()。 else Set_boost_constant_current()。 MCU_Init()。 SW6，SW5 是由 buck 控制器控制的， Mode5_Mode6()即 Mode5 到 Mode6 轉(zhuǎn)換的過(guò)程中 buck變換器按操作步驟的順序?qū)^電器的的控制操作，之后的 SW1 及 SW3 的是由 boost 控制器控制的，程序中函數(shù) Send_Mode_to_boost(6)即向 boost 控制器發(fā)送下一步要轉(zhuǎn)換的模式， boost 變換器接收到后進(jìn)行轉(zhuǎn)換到 Mode6 的相關(guān)操作，此時(shí)系統(tǒng)進(jìn)入了 Mode6,然后向 buck 變換器發(fā)送模式數(shù)據(jù)告知模式轉(zhuǎn)換的操作已完成， buck 變換器接收到后，將指示模式的標(biāo)志數(shù)據(jù)置為 6，這樣便可控制系統(tǒng)有序的運(yùn)行和狀 態(tài)轉(zhuǎn)換。 if(Get_Mode_from_boost() == 6) mode = 6。 代碼如下： Mode5_Mode6()。這里由于有些模式的轉(zhuǎn)換需要兩個(gè)控制器的協(xié)同，兩個(gè)控 制器之間通過(guò) IO 通信，主函數(shù)中使用的函數(shù)Get_Mode_from_boost()為接受來(lái)自 boost 的數(shù)據(jù)， Send_Mode_to_boost()位發(fā)送數(shù)據(jù)到boost 控制器 14。 mode = 5。 Delay()。 if(Get_Mode_from_boost() == 4) 20xx 屆湖北汽車工業(yè)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 27 { Mode7_Mode4()。 default: break。 if(Get_Mode_from_boost() == 7) mode = 7。 case 3: Mode3_Mode7()。 if(Get_Mode_from_boost() == 7) mode = 7。//boost:SW1 = OFF。 break。 } if(boost_sw == OFF) { switch (mode) { case 1: Mode1_Mode7()。 mode = 7。amp。 mode = 3。amp。amp。 20xx 屆湖北汽車工業(yè)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 26 if(Get_Mode_from_boost() == 2) mode = 2。 buck_charge_cap_full == 1) { Mode1_Mode2()。 mode == 1 amp。 } else if(boost_sw == ON amp。 charge_finish == 0) { Mode7_Mode1()。 mode == 7 amp。 } } else if(buck_sw == ON amp。 } if(buck_sw == OFF) { If(mode == 1) { Mode1_Mode7()。 break。 case 6: Mode6_Mode7()。 if(Get_Mode_from_boost() == 6) mode = 6。 case 5: Mode5_Mode6()。 if(Get_Mode_from_boost() == 6) mode = 6。 if(load_sw == OFF) { switch (mode) { case 4: Mode4_Mode6()。 Boost 變換器單片機(jī)控制系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)流程 : 圖 boost 變換器系統(tǒng)控制流程圖 [13] 主程序分析 buck 變換器單片 機(jī)控制系統(tǒng) Buck 控制器主程序 ： void main(void) { 20xx 屆湖北汽車工業(yè)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 25 MCU_Init()。 為方便流程的閱讀，系統(tǒng)整體控制中對(duì)模式轉(zhuǎn)換未進(jìn)行系統(tǒng)的描述，此部分需兩個(gè)控制器之間協(xié)同配合完成。 Mode5 到 Mode6 的轉(zhuǎn)換條件是當(dāng)前工作模式為 Mode5，同時(shí)電機(jī)負(fù)載控制開(kāi)關(guān)量斷開(kāi)。 Mode7 到 Mode4 的轉(zhuǎn)換條件是當(dāng)前工作模式為 Mode7，同時(shí)電機(jī)負(fù)載控制開(kāi)關(guān)量閉合。 Mode2 到 Mode7 的轉(zhuǎn)換條件是當(dāng)前工作模式為 Mode2，同時(shí) boost 變換器控制開(kāi)關(guān)量斷開(kāi)。 Mode3 到 Mode7 的轉(zhuǎn)換條件是當(dāng)前工作模式為 Mode3 同時(shí)光伏電池通過(guò) boost變換器對(duì)超級(jí)電容的充電結(jié)束。 Mode1到 Mode2的轉(zhuǎn)換條件是 boost變換器控制開(kāi)關(guān)量閉合，當(dāng)前工作模式為 Mode1同時(shí) Mode1 中光伏電池通過(guò) buck 變換器對(duì)超級(jí)電容的充電結(jié)束。因此清楚各個(gè)模式之間進(jìn)行轉(zhuǎn)換時(shí)的 條件至關(guān)重要。此時(shí)，檢測(cè)系統(tǒng)是否滿足狀態(tài)轉(zhuǎn)換的條件。 該控制流程圖對(duì)系統(tǒng)模式轉(zhuǎn)換的描述進(jìn)行了抽象的描述，實(shí)際上模式轉(zhuǎn)換的過(guò)程需與 boost 控制器配合完成，詳細(xì)的操作過(guò)程見(jiàn)核心控制程序分析部分。此處限制必須由停止模式進(jìn)入電機(jī)啟動(dòng)模式，是為了避免系統(tǒng)的誤狀態(tài)切換。 狀態(tài)轉(zhuǎn)換器兩個(gè)單片機(jī)控制系統(tǒng)協(xié)同有序工作，完成系統(tǒng)工作模式的轉(zhuǎn)換。 Buck 變換器單片機(jī)控制系統(tǒng)向 boost 變換器單片機(jī)控制系統(tǒng)發(fā)送數(shù)據(jù)，指示系統(tǒng)狀態(tài)的切換， boost 接受到數(shù)據(jù)，進(jìn)行相應(yīng)的繼電器狀態(tài)切換，同時(shí) boost 變換器工作時(shí)，檢測(cè)系統(tǒng)的電壓電流數(shù)據(jù)，滿足狀態(tài)切換條件時(shí)，自身進(jìn)行相應(yīng)的繼電器 狀態(tài)轉(zhuǎn)換，同時(shí)向 buck 變換器單片機(jī)控制系統(tǒng)發(fā)送狀態(tài)信號(hào)，進(jìn)行相應(yīng)的繼電器狀態(tài)轉(zhuǎn)換，完成系統(tǒng)的狀態(tài)轉(zhuǎn)換。 軟件控制總體流程分析 Boost 變換器和 buck 變換器上各有單片機(jī)控制系統(tǒng)，主要用來(lái)檢測(cè)系統(tǒng)中相關(guān)電壓電流信號(hào)，來(lái)控制系統(tǒng)狀態(tài)的轉(zhuǎn)換。 該軟件的功能有項(xiàng)目管理器、文本編輯器、搜索引擎、源瀏覽器、構(gòu)建系統(tǒng)、源級(jí)別調(diào)試器、指令組模擬器等等。在每個(gè)所支 持的平臺(tái)上，性能及使用均是相同的。該單片機(jī)軟件開(kāi)發(fā)環(huán)境采用的時(shí) CodeWarrior 這一款軟件，該軟件包括構(gòu)建平臺(tái)和應(yīng)用所必須的所有主要工具： IDE、編譯器、調(diào)試器、編輯器、鏈接器、匯編程序等。 本章小結(jié) 本章主要介紹了系統(tǒng)的原理框圖，單片機(jī)控制電路原理圖設(shè)計(jì)，主要包括最小系統(tǒng)圖，采樣電路圖，驅(qū)動(dòng)信號(hào)產(chǎn)生及控制電路圖，繼