智能電池充電器的設(shè)計(jì)畢業(yè)論文-預(yù)覽頁
【正文】 為了適應(yīng)市場(chǎng)的需求，我們需要設(shè)計(jì)一種鉛蓄電池智能充電器。一般它用填滿了海綿狀的鉛的鉛板作負(fù)極，填滿了二氧化鉛的鉛板作正極，并用22～28％的稀硫酸作電解質(zhì)。在用直流電給電池充電時(shí)，兩極分別生成了鉛和二氧化鉛。 由于鉛酸蓄電池維護(hù)簡(jiǎn)單、價(jià)格低廉、供電可靠、使用壽命長(zhǎng)，廣泛作為汽車、飛機(jī)、船等機(jī)動(dòng)車輛或發(fā)電機(jī)組的啟動(dòng)電源，也在各類需要不間斷供電的電子設(shè)備和便攜式儀器儀表中用作一些電器及控制回路的工作電源。鉛酸蓄電池的制造成本低、容量大、價(jià)格低廉，使用十分廣泛。第一章 基本理論介紹 鉛蓄電池充電理論基礎(chǔ)上世紀(jì)60年代中期，美國(guó)科學(xué)家馬斯對(duì)蓄電池的充電過程作了大量的試驗(yàn)研究，并提出了以最低出氣率為前提的，蓄電池可接受的充電曲線，如圖11所示。eti0圖11 最佳充電曲線由圖11可以看出：在初始充電時(shí)的電流很大，但是隨時(shí)間的增加電流變小的很快。（1）極化 充電過程中，正負(fù)離子向兩極遷移。 隨著充電電流急劇加大，歐姆極化將造成蓄電池在充電過中的高溫。這種現(xiàn)象稱為濃度極化。電極表面負(fù)電荷減少，而金屬溶解的氧化反應(yīng)進(jìn)行緩慢，不能及時(shí)補(bǔ)充電極表面電子的減少，電極表面帶電狀態(tài)發(fā)生變化。也就是電化學(xué)極化電壓變高，從而嚴(yán)重阻礙了正常的充電電流。其中最著名的就是“安培小時(shí)規(guī)則”：充電電流安培數(shù)，不應(yīng)超過蓄電池待充電的安時(shí)數(shù)。恒流充電法是用調(diào)整充電裝置輸出電壓或改變與蓄電池串聯(lián)電阻的方法，保持充電電流強(qiáng)度不變的充電方法。首先，以恒電流充電至預(yù)定的電壓值，然后，改為恒電壓完成剩余的充電。這種方法可以將出氣量減到最少，但作為一種快速充電方法使用，受到一定的限制 。例如，汽車運(yùn)行過程中，蓄電池就是以恒壓充電法充電的。這些方法都是圍繞著最佳充電曲線進(jìn)行設(shè)計(jì)的，目的就是使其充電曲線盡可能地逼進(jìn)最佳充電曲線。間歇脈沖使蓄電池有較充分的反應(yīng)時(shí)間，減少了析氣量，提高了蓄電池的充電電流接受率 。如圖13所示，Reflex充電法的一個(gè)工作周期包括正向充電脈沖，反向瞬間放電脈沖，停充維持3個(gè)階段。充電后期采用定電壓充電段，獲得過充電量，將電池恢復(fù)至完全充電態(tài)。采用了一種不同于這兩者的控制模式，脈沖電流幅值和PWM信號(hào)的頻率均固定，PWM占空比可調(diào)，在此基礎(chǔ)上加入間歇停充階段，能夠在較短的時(shí)間內(nèi)充進(jìn)更多的電量，提高蓄電池的充電接受能力。隨著放電狀態(tài)、使用和保存期的不同,即使是相同型號(hào)、相同容量的同類蓄電池的充電也大不一樣。綜合馬斯三定律,可以推出，蓄電池的總電流接受比可表示為α=It/Ct式中：Ct=C1＋C2＋C3＋C4＋...為各次放電量的總和，即蓄電池放出的全部電量。根據(jù)蓄電池充電前的殘余電量，進(jìn)入不同的充電階段。開始充電時(shí)采用大電流，隨著電池容量的增加，電壓逐漸升高，電流等級(jí)開始降低，使充電電流的脈沖幅度和寬度隨蓄電池端電壓的升高而分級(jí)減小。此階段充電采用恒壓充電，可使電池容量快速恢復(fù)。 第二章 設(shè)計(jì)方案論證 論證方案基于鉛蓄電池的充電理論，充電器主電路采用半橋變換器高頻開關(guān)穩(wěn)壓電源。組成半橋式功率變換器，將正弦交流電壓變換成約高于充電電壓的脈沖電壓。另外，通過檢測(cè)充電電壓和電流值，控制單片機(jī)輸出脈沖寬度，以進(jìn)入不同的充電階段。單片機(jī)通過檢測(cè)的蓄電池的充電溫度、充電電流、充電電壓等，再經(jīng)軟件處理計(jì)算后控制主電路處于不同的充電狀態(tài)：預(yù)充電、脈沖快速充電、補(bǔ)足充電和浮充電。 第三章 硬件電路設(shè)計(jì) 充電器主電路設(shè)計(jì) 整流電路設(shè)計(jì)由于單相半波整流只利用了電源電壓的半個(gè)周期，同時(shí)整流電壓的脈動(dòng)較大。因此，在負(fù)載得到的是單相脈動(dòng)電壓和電流。電容濾波電路如下所示。電路圖如下所示。1/2U3。此時(shí)4時(shí)刻V2截止，同時(shí)給V1發(fā)仍然有U4=－1/2U3。U4=＋1/2U3。該電容起緩沖這種無功能量的作用。在兩功率管交替開關(guān)作用下，變換器原邊可 產(chǎn)生幅值280V的方波電壓。（2）充電器的容量計(jì)算當(dāng)充電器為36V,12A時(shí)蓄電池的充電最大容量為： 36V12A＝432W故變壓器鐵芯的容量計(jì)算可按照500W容量計(jì)算。 變頻整流電路變頻整流電路由兩個(gè)整流二極管和一個(gè)LC濾波電路組成，使半橋逆變器輸出的脈沖電壓成為一個(gè)比較穩(wěn)定的直流電壓111。下表為負(fù)溫度系數(shù)的熱敏電阻的分度表。當(dāng)蓄電池溫度較低時(shí)，熱敏電阻RT表現(xiàn)電阻值較大，調(diào)節(jié)電位器R p可以使時(shí)基集成塊觸發(fā)端2腳的電平低于1/3電源電壓（指集成塊IC的供電電壓VDD），單穩(wěn)態(tài)電路觸發(fā)翻轉(zhuǎn)進(jìn)入穩(wěn)態(tài)，電路置位，輸出端3腳輸出高電平，使三極管觸發(fā)導(dǎo)通向單片機(jī)輸入低電平。圖38 電壓檢測(cè)電路由電路圖可知，電阻RR2分壓出來的電壓模擬量值為： 為了便于關(guān)系式的計(jì)算，可以取R1=90kΩ，R2=10kΩ。電壓檢測(cè)A/D轉(zhuǎn)換電路如下圖所示。表32 地址分配 地址 用途 溫度檢測(cè) 充電指示 充滿指示 電源指示 Q1輸出 Q2輸出 電壓檢測(cè)圖311 單片機(jī)電路圖 整體電路設(shè)計(jì)電動(dòng)自行車快速充電器的整體電路主要分為三大部分電路組成：主電路、控制電路和檢測(cè)電路。控制電路由一個(gè)單片機(jī)89S51來實(shí)現(xiàn)，單片機(jī)通過檢測(cè)來的電壓信號(hào)值作出相應(yīng)的動(dòng)作：輸出不同寬度的脈沖電壓和作出不同指示。隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，大容量蓄電池的應(yīng)用迅速增加，人們希望能快捷、安全地對(duì)蓄電池進(jìn)行充電。這次畢業(yè)設(shè)計(jì)讓我受益匪淺，畢業(yè)設(shè)計(jì)是我們?cè)趯W(xué)校的最后一件事，每個(gè)人都想做好一點(diǎn)，為自己的大學(xué)生活畫上一個(gè)圓滿的句號(hào)，對(duì)于學(xué)校來說畢業(yè)設(shè)計(jì)是在教學(xué)過程的最后階段采用的一種總結(jié)性的實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)，讓學(xué)生得到實(shí)踐性的鍛煉。不僅教會(huì)了我論文相關(guān)內(nèi)容的設(shè)計(jì)，還教會(huì)了我寫論文的格式等，很感謝張友能老師的耐心指導(dǎo)！也感謝學(xué)校兩年的培育，還有兩年來教過我的各位老師，真心的感謝你們，你們的教導(dǎo)我會(huì)銘記于心，在以后的日子我會(huì)不斷的學(xué)習(xí)和充電，讓自己學(xué)有所成，我不會(huì)辜負(fù)你們的期望的！ 參考文獻(xiàn) [1] :電子工業(yè)出版社,2008. [2] :電子工業(yè)出版社,2001. [3] 鄒麗新，：蘇州大學(xué)出版社,2001. [4] （第二版）.北京：航空航天大學(xué)出版社,2006. [5] :航空航天大學(xué)出版社,1998. [6] :電子工業(yè)出版社,1998.
教學(xué)教案相關(guān)推薦
鄂ICP備17016276號(hào)-1