【正文】 （9針）。，MDK ，2008年9月推出的MDK 。采用TIM2為ADC采集定時器。然后判斷緩上電是否開啟，開機(jī)時緩上電是關(guān)閉的，程序會經(jīng)過短路復(fù)位檢測直接進(jìn)入交流電壓檢測與緩上電處理模塊，如果輸入交流電壓正常，1秒鐘的緩上電時間到了，緩上電完成后開關(guān)電源輸出電壓，使能緩上電完成的狀態(tài)標(biāo)志。補(bǔ)償電壓的同時，在（231V，262V）范圍內(nèi)進(jìn)行電壓上下限的限幅，保證充電器的充電電壓不超出這個范圍。累計短路時間達(dá)到20秒，就認(rèn)為發(fā)生了實質(zhì)性短路（過載），啟動保護(hù)，關(guān)閉PWM，關(guān)閉開關(guān)電源，此時不具備自動恢復(fù)功能，需要人工解決。詳細(xì)報警信息見表31所示。（2）隔離電壓：5177。記錄下PWM波形截止和恢復(fù)瞬間的X107的電壓值。；③24177。② TP2: 177。177。TP2: 177。開機(jī)觀測H1閃爍后常亮2遠(yuǎn)程復(fù)位檢測上電紅燈H1閃爍，隨繼電器動作H1常亮短接X181，X182H1閃爍后常亮復(fù)位正常3電源①基準(zhǔn)電壓②隔離電壓③隔離電壓①177。 4．復(fù)位檢測 短接X181，X182可使系統(tǒng)復(fù)位重新啟動。充電器測試步驟如下： 1．電源檢測 （1）基準(zhǔn)電壓：5177。(繼電器分類處理流程圖如圖48所示) Y返回釋放繼電器2閉合繼電器2N有第2類繼電器報警Y釋放繼電器1閉合繼電器1 N有第1類繼電器報警繼電器分類處理圖48 繼電器分類處理流程圖 報警信息分類處理報警信息分類處理模塊流程圖如圖49所示，它把充電器的所有狀態(tài)報警信息劃分為惡劣、嚴(yán)重和警告三類，每一類對應(yīng)一種報警和處理方式。累加計時必須在200秒以內(nèi)時間進(jìn)行累計，超過200秒計數(shù)時間清零，重新開始計時。//AD數(shù)據(jù)采集程序： 蓄電池溫度補(bǔ)償控制蓄電池溫度補(bǔ)償流程圖如圖46所示，鉛酸蓄電池的電壓隨溫度變化，溫度每升高1℃，單格電池的電壓下降4mV，即電池電壓具有負(fù)溫度系數(shù)–4mV/℃。程序的初始化和環(huán)境配置到此完成，接下來就開始進(jìn)入主程序的大循環(huán)結(jié)構(gòu)。ADC配置為掃描并且連續(xù)轉(zhuǎn)換的獨立工作模式，使用ADC1的數(shù)據(jù)自校準(zhǔn)模式，ADC的時鐘配置為12MHZ，采樣時間設(shè)置值55Cycles5。該函數(shù)庫包括每一個外設(shè)的驅(qū)動描述與應(yīng)用實例，為設(shè)計人員訪問底層的硬件提供了一個中間API，這樣使用固件函數(shù)庫，不需要深入的掌握底層硬件細(xì)節(jié)，就可以輕松應(yīng)用每一個外設(shè)。圖319 控制板雙層PCB的底層版圖安裝螺釘孔（機(jī)殼地）5V 地 地5V 地12V 地16V 地 地圖320 控制板PCB實物底層圖 完成布線后的PCB版圖如圖321所示，實物如圖322所示。圖318 控制板布局版圖本充電器工作在風(fēng)力發(fā)電機(jī)內(nèi)部，處于一個非常惡劣的環(huán)境中，這對電路的PCB板設(shè)計提出了很高的要求，本設(shè)計的PCB板具有如下特點：1. 電路板各個電源地平面的完整性得到了充分保障，以雙面板達(dá)到了四層板的性能，降低了電路板成本。同時，注意重點考慮電源線的走線和空間位置。最終達(dá)到SCH和PCB的完美融合。4. 導(dǎo)入網(wǎng)絡(luò)表，從電路圖生成網(wǎng)絡(luò)表，并把網(wǎng)絡(luò)表裝入PCB電路版圖。6. CRC校驗 前10個字節(jié)的CRC數(shù)據(jù)校驗值，占用2個字節(jié)。(五) 幀格式定義每個數(shù)據(jù)幀長度固定為14個字節(jié)，幀結(jié)構(gòu)定義為：位置235610112114定義幀頭標(biāo)識幀類別幀標(biāo)識長度參數(shù)數(shù)據(jù)CRC幀尾標(biāo)識幀結(jié)構(gòu)說明如下：1. 幀頭標(biāo)識 用數(shù)值55，66表示一幀數(shù)據(jù)的開始，占用2個字節(jié)。(三) 通信方式 1. 通訊采用中斷接收、查詢發(fā)送的異步通信模式。實現(xiàn)方案可以是使用二次集成芯片，如ADM248ADM2587E等，或者是采用傳統(tǒng)光電隔離器進(jìn)行隔離。[9]充電器采用RS485接口與上位機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)通信，接受上位機(jī)的控制，主要目的是實現(xiàn)同步控制，和參數(shù)更新等功能。緩上電控制接口就是控制板到開關(guān)電源之間的接口電路（如圖315所示），該接口電路包括DR33~36等器件，控制器26腳發(fā)出緩上電的開關(guān)控制信號C_HSD，C_HSD為高電平時Q2Q3截至，使X1第3腳為高電平，斷開開關(guān)電源的開關(guān)繼電器，電源關(guān)閉；反之C_HSD為低電平時開關(guān)繼電器閉合，電源開啟。隨著充電的進(jìn)行，蓄電池電壓逐步升高，當(dāng)電壓升高到PWM0設(shè)定的電壓值時，開關(guān)電源的充電電壓被鉗定，同時電流鉗定結(jié)束，實現(xiàn)電流鉗定到電壓鉗定的轉(zhuǎn)換，這樣完成恒流階段到恒壓階段的轉(zhuǎn)換控制。%）的串聯(lián)型精密電壓基準(zhǔn)源，噪聲低（型峰峰值15181。 按下S1按鍵開關(guān)可實現(xiàn)控制器的手動復(fù)位功能，TLC7733B的第1腳REF輸出的基準(zhǔn)電壓AD0Vref送到控制器第14腳，進(jìn)行基準(zhǔn)電壓源的AD采集。HCPL7840是一種電流采樣的一路線性光電隔離放大器，它采用差分信號方式，其輸入取蓄電池盒溫度傳感器的電流，輸出經(jīng)偏置放大后送到AD轉(zhuǎn)換器件進(jìn)行變換處理。電阻值為10KΩ177。高溫降低恢復(fù)到75℃以下，系統(tǒng)自動撤銷報警，電路恢復(fù)正常工作。KTY81阻值隨溫度變化，這樣分壓網(wǎng)絡(luò)的電壓VAD1_ hj隨溫度而變化， VAD1_ hj電壓送到控制器15腳（PA1）進(jìn)行AD轉(zhuǎn)換控制。圖36 LED顯示電路五． LED顯示如圖36所示，充電器通過四路LED發(fā)光二極管顯示電路，向外發(fā)出系統(tǒng)的各類狀態(tài)和報警信息，詳細(xì)報警信息見表31所示?？刂破魇謩訌?fù)位控制電路如圖34所示，S1是裝在電路板上的手動復(fù)位按鍵。標(biāo)注“x”的管腳是未使用的空置管腳，R56R57是限流電阻。STM32系列具有三種低功耗模式，以及靈活的時鐘控制，用戶可根據(jù)自己所需的耗電性能要求，進(jìn)行合理優(yōu)化。3. 溫度采集控制電路，進(jìn)行蓄電池溫度、外殼溫度、機(jī)內(nèi)環(huán)境溫度采集，采集后送到STM32控制器進(jìn)行分析，發(fā)出相應(yīng)的報警和控制信號。 充電器技術(shù)指標(biāo)本充電器的主要技術(shù)指標(biāo)包括輸入特性如表2輸出特性如表2環(huán)境適應(yīng)性如表23。開關(guān)電源采用串聯(lián)升壓式整流輸出的雙端正激式開關(guān)電源，充電方式為三階段充電，開關(guān)電源恒流充電的電壓為244V。該充電器輸入交流電壓為220V177。不同廠家對浮充電壓的具體規(guī)定不一樣。充電器的輸出電壓也具有和蓄電池相同的電壓溫度系數(shù)，充電電壓隨蓄電池溫度變化進(jìn)行補(bǔ)償，由控制器采集蓄電池溫度，然后按–4mV/℃的調(diào)整系數(shù)對充電電壓進(jìn)行調(diào)整。浮充電方式可以極大地提高鉛酸蓄電池的使用壽命。充電的安培小時數(shù)要略大于放電安培小時數(shù)。恒壓充的優(yōu)點是充電速度快、時間短。閥控式密封鉛酸蓄電池的充電特性決定了充電器應(yīng)該具備的充電電壓和電流特性，同時不同廠家生產(chǎn)的蓄電池充電特性還是具有一定的差異?；瘜W(xué)反應(yīng)的凈結(jié)果，是外電路中出現(xiàn)了定向移動的負(fù)電荷。它充電和放電的過程是通過電化學(xué)反應(yīng)完成的，其電化學(xué)的反應(yīng)方程式如式11[4]所示： PbO2 + Pb + 2H2SO4 = 2PbSO4 + 2H2O （11）蓄電池在正負(fù)電極發(fā)生的氧循環(huán)化學(xué)反應(yīng)如圖11[4]所示：圖11 蓄電池氧循環(huán)化學(xué)反應(yīng)閥控式鉛酸蓄電池的氧循環(huán)內(nèi)部原理如圖12[4]所示，其原理是負(fù)極活性物質(zhì)的過量設(shè)計技術(shù)，AG的電解液吸附系統(tǒng)，后期在正極產(chǎn)生的氧氣通過AGM的空隙向負(fù)極不斷擴(kuò)散，與負(fù)極的活性物質(zhì)海綿狀鉛發(fā)生反應(yīng)，生成氧化鉛，負(fù)極表面的氧化鉛遇到硫酸（H2SO4）電解液發(fā)生反應(yīng)生成硫酸鉛（PbSO4）和H2O，硫酸鉛再充電轉(zhuǎn)變?yōu)楹＞d狀Pb，而產(chǎn)生的H2O又回到電解液，這樣其負(fù)極是處于去極化狀態(tài)，析出氫的電位達(dá)不到，由此負(fù)極就不會因充電而析出氫氣，失水量很少，使用時就不需要加酸和水來維護(hù)。風(fēng)力發(fā)電機(jī)的正常工作需要一個電能儲存的設(shè)備，提供后備工作電源，它為風(fēng)力發(fā)電機(jī)的安全運行提供重要保障，現(xiàn)在主要采用的是密閉式閥控鉛酸蓄電池，這樣蓄電池充電器就成了風(fēng)力發(fā)電機(jī)安全運行的重要設(shè)備之一。本論文主要對充電器ARM控制板的軟硬件設(shè)計技術(shù)進(jìn)行闡述。本課題基于企業(yè)實際產(chǎn)品需求，研究和開發(fā)了一種專用于風(fēng)力發(fā)電機(jī)輪轂中的鉛酸蓄電池智能充電器，為風(fēng)力發(fā)電機(jī)的控制系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)備配套，實際完成了系統(tǒng)硬件電路、控制程序、測試驗證的設(shè)計工作。關(guān)鍵詞： 蓄電池；充電器；風(fēng)力發(fā)電機(jī)；ARM；STM32AbsractWith 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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 3 3 風(fēng)力發(fā)電機(jī)的蓄