【正文】 要由蓄電池給電機(jī)供電。反之，溫度在 25℃的基礎(chǔ)上每降低 1℃，則升高充電電壓，單體電池的充電電壓升高 4mV，由此得到整個電池組溫度補(bǔ)償后的實(shí)際充電電壓值。范圍可達(dá) — ，國內(nèi)稍低 — 。 風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)中 蓄電池的充電控制有其特殊性，在這樣的系統(tǒng)中蓄電池基本上是以浮充方式運(yùn)行的，由于風(fēng)能不穩(wěn)定，在實(shí)際操作中，蓄電池并不是工作在典型的充放電循環(huán)狀態(tài)，而是在一種帶循環(huán)成分的浮充方式。 三、 風(fēng)力發(fā)電機(jī)智能充電器 采用 的充電方式 本 風(fēng)力發(fā)電機(jī)智能 充電器采用的充電方式是 對上述充電方式的分析 和 綜合 ，采用了三階段的全 智能 控制 充電 模式， 充電流程分為 恒流 快充、 恒壓 慢充及涓流 補(bǔ)足 充 電三個階段， 充電的工作方式采用浮充電方式。由于恒壓充電不管電池電壓的實(shí)際狀態(tài)，充電電壓總是恒定的，充電電流剛開始比較大，然后按指數(shù)規(guī)律下降 。電壓的調(diào) 整 ， 應(yīng)該 以初期充電電流不超過 (C 為蓄電池的額定容量 )為原則。 浮充 電工作方式是 蓄電池與整流模塊并聯(lián) 安裝在負(fù)載上 運(yùn)行， 負(fù)載供電在正常情況下由電源直接供給，在設(shè)備故障或者電力不充足的情況，才由蓄電池給負(fù)載供電。 鉛酸蓄電池采用的 常規(guī) 工作方式主要有循環(huán)充電和浮充電 ： 循環(huán)充電工作方式是完全放電，然后充電，再完全放電，再充電，反復(fù)循環(huán)。為了提高其充電質(zhì)量，一般將充電過程分為兩個階段。所以，要 根據(jù)不同的使用狀況，不同特性，不同廠家的蓄電池，選擇不同的充電電壓值。按充電器的輸出電能的方式不同，常用 的充電方法有恒壓充電，恒流充電和脈沖快速充電。 （ 12） 式中： I—— 蓄電池可接受的充電電流，僅產(chǎn)生微量氣體，也叫允許充電電流； I0—— t=0 時的最大充電電流，它由蓄電池的使用狀態(tài)決定； a—— 充電接受率，指蓄電池允許的充入電流 和應(yīng)該充入的容量之比，這個數(shù)值越高，表示電池的電流接受能力越強(qiáng)，充電時間就越短。 如果 有充放電 的 反應(yīng)進(jìn)行，正負(fù) 的 極活性物質(zhì) 二氧化鉛 和海綿狀鉛分別通過電解液與放電態(tài)物質(zhì)硫酸鉛來回 不斷 轉(zhuǎn)化 ，形成電荷 。 放電過程 ：閥控式鉛酸蓄電池 負(fù)極 上 失去電子被氧化，形成硫酸鉛；對正極而言，是得到電子被還原， 也 是形成硫酸鉛。 所以 免維護(hù)蓄電池實(shí)際 是 叫 少維護(hù)，隨著工藝發(fā)展 ， 其 維護(hù) 就 會越來越少 。 閥控式鉛酸蓄電池的電化學(xué)反應(yīng)原理是：充電的時候， 蓄電池 把 電能轉(zhuǎn)化成 化學(xué)能 儲存 在電池內(nèi)部；放電時， 蓄電池將化學(xué)能轉(zhuǎn) 為電能 防電 。 充電器功能強(qiáng)大而完善，主要功能有：輸入防浪涌，輸入過壓、欠壓保護(hù) 報(bào)警，輸出過流、過壓、短路保護(hù)告警，過溫保護(hù)報(bào) 警，電池溫度 變化的充電 補(bǔ)償， 散熱器溫度過高的限流補(bǔ)償， 遠(yuǎn)程控制， 運(yùn)行 參數(shù)可遠(yuǎn)程 在線重配置 ， 自動 風(fēng)冷散熱，良好的電磁兼容性。 關(guān)鍵詞 ： 蓄電池 ； 充電器 ； 風(fēng)力發(fā)電機(jī) ； ARM； STM32 西南交通大學(xué)碩士研究生學(xué)位論文 第 III 頁 Absract With the unprecedented development of new energy technology， the wind power technology is brought into a brandnew situation． Using Leadacid battery to store electric energy, it is an important security of the safe operation of the wind turbine. Locating in the generator hub, it can provide backup power supply for generator. This smart charger, bined with the control system of wind turbine, will charge the battery automatically. Based on the demand of actual enterprise product, a smart charger that specializes in Leadacid battery of wind generator hub is developed and supports the control system of wind turbine. Some ralated work are performed, including the hardware circuit, control program, testing and validation. This thesis mainly elaborates the software and hardware design of ARM board that controls the charger. Switch power technology is applied to the charger, with running threegradation charge intelligently based on 32bits ARM kernel controller. A STM32F103RB, produced by STMicroelectronics, is adopted as controller, which samples the voltage, current and temperature of the battery and the switch power, and analyzes how to control threegradation charge. Meanwhile, temperature pensation for charging voltage and current, safety monitoring, serial munication between the charger and peripheral equipment are operating. The charger is allintelligent that detects the power and temperature and protects automatically, diagnoses the problem by itself and transforms to the acquisition equipment of the generator. These main parameter controlling the charger are reconfigurable online, thus improving greatly the patibility with different wind turbine control system and leadacid battery, but also enhancing the adaptation to various natural environment. This thesis presents an ARM control board and implements the monitoring, alarming, temperature pensation, PC munication and parameter configuration. The result shows that all indexes meet requirements of the product. Keyword: battery， charger， wind turbine， ARM， STM32 西南交通大學(xué)碩士研究生學(xué)位論文 第 IV 頁 目 錄 第 1 章 緒 論 ............................................................. 1 引言 .............................................................. 1 閥控 式 鉛酸蓄電池 基本原理 .......................................... 2 閥控 式 鉛酸蓄電池充電技術(shù) .......................................... 3 閥控式鉛酸蓄電池充電的化學(xué)反應(yīng) .............................. 3 閥控式鉛酸蓄電池的充電方法 .................................. 3 風(fēng)力發(fā)電機(jī)的蓄電池及充電器 ........................................ 5 第 2 章 充電器系統(tǒng)分析 ..................................................... 6 充電器系統(tǒng)概述 .................................................... 6 充電器技術(shù)指標(biāo) .................................................... 7 第 3 章 充電器 控制板電路設(shè)計(jì) ............................................... 9 充電器控制板功能 .................................................. 9 控制器 ........................................................... 10 控制板電路 ....................................................... 11 控制器電路 ................................................. 12 AD 采集接口電路 ............................................ 14 PWM 控制輸出接口電路 ....................................... 18 繼電器信息輸出接口電路 ..................................... 20 開關(guān)電源啟動控制電路 ....................................... 21 串行通信 電路及協(xié)議 ......................................... 22 控制板 電路板設(shè)計(jì) ................................................. 27 PROTEL 設(shè)計(jì)技術(shù) ............................................ 27 控制板 PCB 設(shè)計(jì) ............................................. 27 充電器整機(jī)實(shí)物 ................................................... 31 充電器控制板完整電路圖 ........................................... 33 第 4 章 充電器軟件設(shè)計(jì) .................................................... 37 充電器軟件設(shè)計(jì)平臺 ............................................... 37 西南交通大學(xué)碩士研究生學(xué)位論文 第 V 頁 MDK 開發(fā)工具 ............................................... 37 STM32 固件庫 ............................................... 37 軟件設(shè)計(jì) ......................................................... 38 主程序 ..................................................... 38 AD 數(shù)據(jù)采集處理 ............................................ 42 蓄電池溫度補(bǔ)償控制 ......................................... 44 輸出短路保護(hù) ............................................... 46 繼電器分類處理 ............................................. 48 報(bào)警信息分類處理 ........................................... 49 串行 通信 ..................................................