基于FPGA的电动汽车双向DC/DC变换器设计与仿真研究

"电动汽车双向DC变换器的设计与仿真，通过ARM和FPGA实现两相交错式双向DC/DC变换器的MATLAB仿真和硬件设计，涉及STM32硬件平台和软件设计，着重于提高新能源汽车电池系统的性能和能量利用率。" 在当前环保和能源挑战日益严峻的背景下，电动汽车作为清洁能源的代表，得到了广泛的关注。然而，电动汽车的电池系统存在续航里程短、功率输出有限等问题。为解决这些问题，一种辅助动力系统应运而生，其中关键部件就是双向DC/DC变换器。本文主要探讨了基于FPGA（Field-Programmable Gate Array）的电动汽车双向DC变换器的设计与仿真。 双向DC/DC变换器能够在电动汽车启动、加速时，利用超级电容的快速充放电特性，通过变换器向电池系统充电，从而提供更大的启动和加速功率。同时，在电动汽车制动或减速时，变换器可以将直流母线上的能量回馈至超级电容，提高能量的回收和再利用率。 论文的第一部分介绍了研究背景和现有问题，强调了双向DC/DC变换器在新能源汽车中的重要性。第二部分讨论了主控电路的拓扑结构选择，这是变换器高效运行的基础。第三部分详细阐述了控制电路的设计，包括控制策略的制定和SIMULINK仿真实验，以验证控制算法的可行性。 第四章则进入了硬件电路设计阶段，基于第三章的控制策略，设计了实际的电路板，选用STM32F407微控制器作为核心处理器，负责整个系统的协调和控制。FPGA用于生成PWM（脉宽调制）信号，驱动功率半导体元件，确保变换器的精确工作。 最后，第五章涵盖了软件设计，采用ARM架构的STM32单片机编程，结合FPGA的PWM输出，实现对功率转换的精确控制。此外，利用LabVIEW构建了上位机监控系统，能够实时监测和控制变换器的状态，以提升系统的稳定性和效率。 关键词：双向DC/DC变换器，超级电容，ARM微控制器，FPGA，STM32，软件设计，硬件设计，MATLAB仿真，能量回收。 这篇论文通过理论分析、仿真验证和实际硬件设计，全面地探讨了基于FPGA的电动汽车双向DC变换器的实现方法，对于优化新能源汽车的能源管理和提高整体性能具有重要的理论和实践意义。