2015全国电子设计竞赛：双向DC-DC变换器技术解析

"淮阴工学院的参赛队伍在2015年全国大学生电子设计竞赛中设计了一款双向DC-DC变换器，主要应用于电动车动力系统和直流不间断电源等领域，以减少系统体积、重量和成本。该变换器基于同步整流Buck变换器的双向DC-DC电路结构，由STC89C52单片机控制，能够精确控制充电电流，实现了电池组的充放电功能。设计方案对比了非隔离级联型和非隔离双向Buck-Boost型拓扑，选择了后者因其结构简单、器件少和高效率。在单片机控制方案上，他们选择了80C51类单片机，但指出了其速度慢、I/O口驱动能力弱等问题。" 双向DC-DC变换器是一种能实现电能双向流动的电力电子设备，常见于需要能量双向转换的系统，如电动车的充电与动力提供，以及直流不间断电源中保证供电连续性。在本项目中，参赛团队采用的双向Buck-Boost变换器结构，结合了Buck和Boost两种拓扑的优点，能在升压和降压模式间灵活切换，减少了所需的开关元件数量，降低了通态损耗，从而提高了转换效率。 STC89C52单片机作为控制器，负责采集变换器的输出电压和充电电流信息，通过软件算法生成控制信号，精确调节功率器件的开关状态和充电电流指令。这种设计不仅简化了硬件结构，还增强了系统的控制精度，确保了电池组充放电过程的稳定性和效率。 在单片机控制方案的选择上，团队考虑了80C51类单片机，尽管其具有编程便利、易于移植程序的优点，但也存在运行速度慢、I/O口驱动能力有限、抗干扰能力较弱的问题。这可能导致在实际应用中出现性能瓶颈或稳定性问题。 2015年全国大学生电子设计竞赛中的这个项目重点展示了双向DC-DC变换器在现代电力系统中的重要性，以及如何通过优化拓扑结构和选择合适的控制方案来提高系统性能。此外，还揭示了在实际工程设计中，需权衡不同组件的优缺点，以实现最佳的系统整体性能。