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目录
摘要 I
Abstract II
1绪论 1
1.1研究背景及意义 1
1.2热电应用发展现状 1
1.3 DC/DC变换器控制方法研究现状 2
1.4本文主要研究内容 4
2 系统建模与设计 6
2.1 方案设计 6
2.2 主电路选型与分析 7
2.2.1 主电路选型 7
2.2.2 BUCK电路分析 8
2.2.3保护电路设计 11
3 控制系统设计 13
3.1控制器设计 13
3.1.1 显示电路 14
3.1.2 CAN及通信电路 15
3.1.3 驱动电路设计 15
3.1.4 传感电路设计 17
3.1.5 辅助电路设计 20
4 相关参数计算 21
4.1 主电路参数 21
4.2 保护电路参数 24
4.3 PID参数 24
4.3.1电压模式PID 参数 26
4.3.2电流模式PID 参数 28
5 仿真分析 29
5.1 BUCK电路仿真 29
5.2 PID仿真 30
5.2.1 电压模式 30
5.2.2 电流模式 32
6 软件设计及测试 34
6.1软件设计 34
6.2软件部分测试 35
7总结与展望 40
参考文献 41
附录一 42
附录二 45
致谢 49
摘要
热电发电技术（又称温差发电技术）是利用热电转换材料直接将热能转换为电能的新能源技术，具有结构简单、可靠性高、可高效利用热能发电的特征。具有梯级能量特征的尾气废热非常适合利用热电发电技术回收利用。
半导体温差发电器是系统电能的源头，由于汽车发动机功率的变化，排气管的温度会发生变化，从而使得发电器发出的电压发生变化，这种电能在某种意义上都是“粗电”。在大多数情况下，使用这些“粗电”都不能尽如人意，所以需要稳压稳流装置，使其具有稳定的输出功率，再通过车载铅酸蓄电池蓄能，形成一套比较完整的发电及蓄电系统。
本文提出的是基于DSC的DC-DC变流器，设计中采用DSPIC30F6014A芯片作为系统的控制器，采用BUCK降压斩波电路作为基本的拓扑电路，并用霍尔电压、电流传感器采集电路相关参数，控制器进行A/D转换后进行相关的数据处理和PID算法，输出相应的PWM波控制BUCK电路，实现电压和电流的连续可调。系统还可以通过CAN总线进行通信和控制，可以进行电流模式和电压模式的双模式切换以及系统的软开关，同时系统还具有自我检测和保护报警功能。
关键词：汽车动力 热能回收 DSC DC-DC 斩波 PID
本文主要研究内容
本文主要设计一款汽车尾气废热发电电力调节器，调节器输入源为热电电池，电压范围为0-600V，调节器输出电压由用户通过CAN总线控制，电压变化范围为48-58V，电压纹波<1%，输出功率1000w，也可通过CAN总线将调节器控制在电流模式下，输出电流由用户通过CAN总线控制，变化范围0-25A，纹波电流<1%。调节器采用buck降压架构，设计电路参数，建立电路模型并仿真；设计PID控制器，通过仿真确定PID参数。本文将详细的介绍设计的相关具体内容和设计的步骤以及仿真，包括BUCK电路的建模分析，保护电路设计，控制系统设计，参数计算以及相关的仿真。完成任务书所要求达到的功能和相关指标，本文主要研究内容如下：
（1）系统的建模与设计，主要内容为整体方案的设计，即要达到任务书的要求所需要的基本硬件电路和软件设计，所需要的基本系统电路主要分为电源电路、功率电路、驱动电路、保护电路、传感电路、控制电路、显示电路、通信电路等，后续章节将详细介绍相关具体内容。
（2）BUCK电路的建模与分析，主要分析BUCK电路在电流连续模式下，开关器件在开通和关断时的系统建模以及电压和电流模式控制策略，还对BUCK电路的主要器件的保护电路进行相关的设计。
（3）控制系统的设计，控制系统选用DSC作为控制系统的处理器，DSC拥有较高的性能完全可以满足本设计所需要的相关功能，以控制器为核心器件设计了显示电路、CAN通信电路、IGBT驱动电路、温度传感器以及电流电压传感电路的设计。
（4）相关参数的计算，参数的计算包括BUCK电路的相关参数的计算和控制器软件设计时需要的PID参数计算，参数的计算需要进行先关的分析和仿真并参考相关的资料，参数的计算为系统的仿真进行提供了正确的参数。
（5）系统软件的设计及调试，软件设计过程中先要画出软件流程图，然后根据流程图进行相关的软件的编写，系统要实现的功能需要对控制器进行编程才能实现，包括CAN通信、A/D转换、PWM、数字PID、温度传感器读写、液晶显示，软件的编写在,MPLAB集成环境下进行，软件的调试在设计的电路板上进行。
