1、 题目解析

1. 基本要求
   （1）$U_S=50V、I_O=1.2A$ 条件下，变换器工作在模式I，$U_O=30V\pm 0.1V，I_B\ge 0.1A$。
   （2）$I_O=1.2A、U_S$ 由45V 增加至55V ，电压调整率$S_U\le 0.5$ 。
   （3）$U_S=50V、I_O$由1.2A 减小至0.6A，负载调整率 $S_I\le 0.5$。
   （4）$U_S=50V、I_O=1.2A$ 条件下，变换器效率${\eta }_1⩾90$。
2. 发挥部分
   （1）$I_O=1.2A、U_S$由55V减小至25V，要求：变换器能够从模式I自动转换到模式II；在US全范围实现最大功率点跟踪，偏差${\delta }_{U_I}=|U_I-\frac{U_s}{2}|⩽0.1V$电压调整率$S_U\le 0.1$。
   （2）$U_S=35V、I_O=1.2A$条件下，变换器工作在模式II,$U_O=30V\pm 0.1V$，效率${\eta }_2\ge 95$。
   （3）$U_S=35V、I_O$ 由1.2A减小至0.6A，变换器能够从模式II自动转换到模式I，负载调整率$S_I\le 0.1$。
   （4）其他。

2、方案介绍

1 主回路拓扑方案

采用Boost 升压电路并联双向DC-DC 变换电路。在模拟光伏电池后级连接Boost 升压电路控制电路的输入端，以实现最大功率点跟踪功能，并在锂电池的后级连接双向DC-DC 电路控制输出电压的稳定。该电路结构较为简单，所使用元器件较少。该电路结构图如下：

2 输出稳压电路拓扑方案

采用同步Buck拓扑结构。该拓扑的反向拓扑为同步Boost电路拓扑，即该拓扑只能实现正向的降压变化和反向的升压变换，但该电路结构简单，使用一个半桥驱动芯片即可实现电路的控制。同步Buck拓扑结构如下：

3 MPPT方案

采用内阻计算法。根据最大功率传输理论可知，当模拟光伏电池内阻 与外阻相等，即输入电压恰好为电动势的一半时，达到最大功率点，根据当前输入电压计算电池电动势，可知，需要通过PID算法调整输入电压为电池电动势的1/2。缺点是每次重启电路时需要重新计算电动势，速度较慢。

3、硬件电路

1 双向DC-DC 变换电路

双向DC-DC 变换电路采用同步Buck 电路，如下图所示：

采用半桥控制芯片UCC27211 与损耗较低的CSD19536 开关管搭建栅极自举驱动电路，输出两路PWM波来控制半桥电路的两个开关管的开断，两路PWM波互为镜像，并设置200ns左右的死区时间，以防止两个开关管同时导通。

2 辅助电源电路设计

系统中UCC27211使用+12V直流电压，单片机供电、INA282以及ADS8688需要使用+5V供电，利用集成降压芯片LM5164搭建辅助电源电路可得到12V与5V电压。辅助电源电路图如下图：

3 电流采样电路设计

根据题目要求，输出电流范围为0.6~1.2A，选取阻值为20 $\Omega$的康铜丝采样电阻，计算可得采样电阻两端电压范围为12~24mV，经过INA282适当放大之后输出至A/D转换器。采样电路图如下图：

4、出现的错误

1. 电流采样不准
   由于所用的康铜丝阻值太小，导致芯片读取到的数值变换幅度太小，从而影响采样精度。更换康铜丝后得到解决。
2. 输出电压调节范围小
   当使用电阻代替电池端时，基本无法控制输出端电压。