【正文】 制，所以現(xiàn)在部分充電器還存在比較大的安全隱患。1998年，天津電源研究所開(kāi)始商業(yè)化生產(chǎn)鋰離子電池。人們將這種靠鋰離子在正負(fù)極之間的轉(zhuǎn)移來(lái)完成電池充放電工作的獨(dú)特機(jī)理的鋰離子電池形象地稱(chēng)為“搖椅式電池”，俗稱(chēng)“鋰電”。預(yù)充電階段是在電池電壓低于3V時(shí)，電池不能承受大電流的充電。恒壓充電階段要求電壓控制精度為1%，~[2]。主電路采用了適用于傳輸大功率的全橋變換器，對(duì)應(yīng)于主電路設(shè)計(jì)了雙閉環(huán)的控制電路以實(shí)現(xiàn)恒流恒壓充電方式。因此在本次設(shè)計(jì)中選用全橋變換器為功率變換器的主電路。同時(shí)電容過(guò)大成本也會(huì)增加[5]。在這里，（）為窗口面積使用系數(shù)。原邊電流的平均值,原邊電流的峰值最高可能達(dá)到64A，考慮到裕量，選取耐壓值為1200V，最大工作電流為100A[8]。 隔直電容的選取對(duì)于全橋電路來(lái)講，在變壓器原邊串聯(lián)隔直電容是為了解決磁通不平衡造成的危害。然后根據(jù)題目要求結(jié)合實(shí)際應(yīng)用計(jì)算得出主電路各個(gè)器件的參數(shù)。 調(diào)節(jié)器設(shè)計(jì)從四十年代自動(dòng)控制的誕生到現(xiàn)在，控制理論已經(jīng)由近點(diǎn)控制理論發(fā)展到現(xiàn)代控制理論、智能控制理論等幾個(gè)大的發(fā)展階段。積分調(diào)節(jié)器的作用是把偏差累計(jì)的結(jié)果，做為他的輸出。第一階段首先對(duì)鋰電池以恒流充電方式充電。隨著充電的進(jìn)行，當(dāng)充電電壓達(dá)到設(shè)定的恒壓值時(shí)，電壓外環(huán)調(diào)節(jié)器退出飽和狀態(tài)，此時(shí)雙閉環(huán)起作用，電壓外環(huán)的輸出即為電流內(nèi)環(huán)的輸入，電流將跟隨電壓給定，這樣就完成了從恒流充電到恒壓充電的自動(dòng)轉(zhuǎn)換，并最終實(shí)現(xiàn)恒壓充電。隨著充電過(guò)程的進(jìn)行，當(dāng)電池的電壓達(dá)到所設(shè)定的閥值是，電壓環(huán)將退出飽和，電流環(huán)將跟隨電壓環(huán)的變化最終達(dá)到輸出電壓穩(wěn)定的效果。IGBT柵極驅(qū)動(dòng)電路應(yīng)具備如下基本功能:(1)提供足夠的柵極電壓來(lái)開(kāi)通IGBT并在開(kāi)通期間保持這個(gè)電壓。由開(kāi)關(guān)電源輸出的24VDC給驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)供電，經(jīng)15V穩(wěn)壓二極管D1和電阻R1分別給電解電容C1分壓15V、C2分壓9V。采集電池組電壓和電流是為了生成調(diào)節(jié)器所需的反饋信號(hào)和輸出過(guò)壓過(guò)流信號(hào)。電壓信號(hào)從電壓跟隨器輸出之后再經(jīng)過(guò)一個(gè)濾波環(huán)節(jié)送到后面的電路。在充電過(guò)程中若出現(xiàn)輸出過(guò)流的現(xiàn)象則一方面可能導(dǎo)致電感磁飽和，另一方面過(guò)大的沖擊電流對(duì)電池充電會(huì)使得發(fā)熱比較嚴(yán)重。當(dāng)電路出現(xiàn)短路或其它異常情況時(shí)，電流會(huì)迅速增大造成器件損壞，這時(shí)需迅速切斷斬波電路，以保護(hù)系統(tǒng)的安全。當(dāng)仿真波形存在偏差時(shí)也不容易找到問(wèn)題的根源。其中仿真參數(shù)高頻電感L0=1200uH，濾波電容C0=110Uf。將三個(gè)仿真波形良好的電路結(jié)合起來(lái)，組成主電路，對(duì)模塊里的各項(xiàng)參數(shù)進(jìn)行調(diào)節(jié)，以達(dá)到比較優(yōu)化的輸出效果。(3)設(shè)計(jì)了基于M57962的IGBT驅(qū)動(dòng)電路，其輸出波形理想，可穩(wěn)定可靠地驅(qū)動(dòng)IGBT。他嚴(yán)謹(jǐn)求實(shí)的科學(xué)態(tài)度，精益求精的工作作風(fēng)，深深地感染和激勵(lì)著我?；旌蟿?dòng)力車(chē)，可以說(shuō)是純電動(dòng)汽車(chē)和傳統(tǒng)汽車(chē)之間的過(guò)渡產(chǎn)品，顧名思義，混合動(dòng)力既可以燒油，又可以電驅(qū)動(dòng)，而我們的最終目的還是要用電力來(lái)解決燃油問(wèn)題，因此，混合動(dòng)力車(chē)作為純電動(dòng)汽車(chē)的代替產(chǎn)品必將會(huì)被純電動(dòng)汽車(chē)所取代。電池充滿時(shí)的電壓（稱(chēng)為終止充電電壓）一般為 ４．２Ｖ；鋰離子電池終止放電電壓為 ２．５Ｖ。.[1] 圖1 鋰電池充電原理圖 。[3]圖3 充電器主電路（1）主電路的設(shè)計(jì)。第810周 分析基本原理，計(jì)算選取所需電子器件。3. 電路設(shè)計(jì) 主電路采用了適用于傳輸大功率的全橋變換器，對(duì)應(yīng)于主電路設(shè)計(jì)了雙閉環(huán)的控制電路用于實(shí)現(xiàn)恒流恒壓充電方式(橫流30A、恒壓380V）。二、設(shè)計(jì)方案與思路1. 總體設(shè)計(jì)方案三相交流電經(jīng)過(guò)輸入整流濾波得到直流電，再經(jīng)過(guò)高頻變換器得到高頻交流電，經(jīng)過(guò)高頻變壓器變壓，在經(jīng)過(guò)輸出整流濾波得到鋰電池需要的直流電。3. 2驅(qū)動(dòng)電路驅(qū)動(dòng)電路的作用是將PWM脈沖放大用于驅(qū)動(dòng)功率開(kāi)關(guān)器件（IGBT）。由此可為IGBT提供正負(fù)偏壓驅(qū)動(dòng)。四、存在的問(wèn)題和擬解決方案存在的問(wèn)題 如何將各個(gè)模塊根據(jù)本設(shè)計(jì)方案計(jì)算相應(yīng)的參數(shù)。第14周：完成閉環(huán)仿真。同意其參加畢業(yè)答辯。該生對(duì)設(shè)計(jì)和研究對(duì)象仔細(xì)分析了其工作原理，對(duì)相關(guān)實(shí)現(xiàn)和控制方法進(jìn)行了深入分析，對(duì)所設(shè)計(jì)系統(tǒng)進(jìn)行了認(rèn)真研究和分析。仿真工作參考洪乃剛老師的《電力電子和電力拖動(dòng)控制系統(tǒng)的MATLAB仿真》。三、進(jìn)度計(jì)劃及完成情況目前已完成主電路及控制電路的設(shè)計(jì)工作，完成了主電路的開(kāi)環(huán)仿真工作。3. SG3525輸出的PWM信號(hào)輸入至M57962的114引腳。2. 主電路圖 主電路圖首先三相交流電經(jīng)過(guò)三相不控整流得到直流電，在經(jīng)過(guò)全橋逆變得到高頻交流電，再經(jīng)單相不控整流，L、C濾波得到穩(wěn)定的直流輸出。(2) 設(shè)計(jì)完成了充電器主電路、驅(qū)動(dòng)電路、檢測(cè)電路。五、主要參考文獻(xiàn) [1] 黃可龍，王兆翔，劉素琴 鋰離子電池原理與關(guān)鍵技術(shù)2008,2,1[2] 劉志宇，都東，齊光國(guó) 感應(yīng)充電技術(shù)的發(fā)展與應(yīng)用 電力電子技術(shù) 附錄2中期報(bào)告一、課題內(nèi)容及目標(biāo)1. 文獻(xiàn)檢索與調(diào)研 學(xué)習(xí)掌握文獻(xiàn)資料查閱技能。三、研究步驟、方法及措施 本課題目的是設(shè)計(jì)安全可靠的電動(dòng)汽車(chē)用鋰電池充電器。圖2給出了電動(dòng)汽車(chē)感應(yīng)耦合充電系統(tǒng)的簡(jiǎn)圖。增加其它充電輔助功能是為了改善電池壽命，簡(jiǎn)化充電器的操作，其中包括給過(guò)放電的電池使用涓流充電、電池電壓檢測(cè)、輸入電流限制、充電完成后關(guān)斷充電器電池部分放電后自動(dòng)啟動(dòng)充電等?！凹冸妱?dòng)汽車(chē)的商業(yè)化必須解決兩大問(wèn)題，其一是購(gòu)置成本，其二是能源補(bǔ)給便捷。在此祝各位老師：工作順利、身體健康、闔家幸福！附錄1開(kāi)題報(bào)告一、綜述本課題國(guó)內(nèi)外研究動(dòng)態(tài)，說(shuō)明選題的依據(jù)和意義汽車(chē)作為一種交通生產(chǎn)工具已經(jīng)成為了現(xiàn)代生活不可缺少的一部分，現(xiàn)在汽車(chē)面臨著環(huán)境污染和石油資源減少的嚴(yán)重問(wèn)題，研究發(fā)展新能源汽車(chē)具有重要的科技進(jìn)步意義。在這里，我不僅學(xué)到諸多學(xué)習(xí)與設(shè)計(jì)的方法和能力，更學(xué)到許多為人處世的道理。在此過(guò)程中曾遇到過(guò)許多問(wèn)題，從最初的主電路設(shè)計(jì)到最后的控制環(huán)路一直都在遇到問(wèn)題，碰到許多看似奇怪的現(xiàn)象，從最開(kāi)始面對(duì)問(wèn)題時(shí)的手足無(wú)措到后來(lái)的仔細(xì)分析解決問(wèn)題的過(guò)程鍛煉了自己的思考能力，培養(yǎng)了科學(xué)嚴(yán)謹(jǐn)?shù)乃季S方法，最重要的是祛除了原來(lái)馬虎大意的不良習(xí)慣。圖46所示為輸出電壓波形，其值大小380V。圖43為三相不控整流輸出波形，輸出波形約為514V符合要求。工作流程如下，首先由電壓電流檢測(cè)電路得到與輸出電壓電流成比例的較小的電壓電流。當(dāng)輸入電壓小于設(shè)定值時(shí)比較器輸出高電平信號(hào)，欠壓保護(hù)動(dòng)作，將此高電平信號(hào)送到SG3525的10腳即VSHUTDOWN封鎖PWM信號(hào)。 電流采集電路主電路中輸出濾波電容和電池組之間的連線從電流傳感器穿過(guò)，電流從傳感器穿芯孔中穿入，即可從輸出端子得到與被測(cè)電流對(duì)應(yīng)的電流。圖38是整個(gè)采樣電路的原理圖。圖37中CC2的主要作用就是提供IGBT柵極驅(qū)動(dòng)所需圖37M57962應(yīng)用電路的高脈沖電流，對(duì)于絕大部分的電路，電容器的容量為47uf即可。對(duì)IGBT逆變器，一般要求的電氣隔離為2500V以上。上電過(guò)程中，該電容由內(nèi)部5V基準(zhǔn)電壓的恒流源充電，使占空比由小到大變化，SG3525的10引腳用于保護(hù)作用，在電路發(fā)生故障時(shí)可將10引腳電平拉高關(guān)斷輸出PWM信號(hào)。外環(huán)為電壓環(huán)，其中V1是由電壓采集電路得到的與電池電壓成比例的電壓量。隨著充電進(jìn)行充電電流降低至停止電流時(shí)，電池已基本充滿，這是充電電源制動(dòng)停機(jī)完成整個(gè)充電過(guò)程。必須根據(jù)控制的具體要求來(lái)選定。PI調(diào)節(jié)器之所以能夠廣泛、持久的得到應(yīng)用是因?yàn)椋海?） PI調(diào)節(jié)器結(jié)構(gòu)及設(shè)計(jì)方法簡(jiǎn)單，不需要太多的經(jīng)驗(yàn)知識(shí)，十分適用于工程應(yīng)用；（2） PI調(diào)節(jié)器能夠滿足基本的性能要求，并且PI控制方案并不要求精確的數(shù)學(xué)模型，魯棒性強(qiáng)，即其控制品質(zhì)對(duì)被控對(duì)象的變化不敏感；（3） PI調(diào)節(jié)器是廣大工程技術(shù)人員所熟悉的，便于使用和調(diào)整；（4） PI調(diào)節(jié)器的少許改進(jìn)往往會(huì)獲得明顯的效果。圖31系統(tǒng)框圖三相交流電經(jīng)過(guò)輸入整流濾波得到直流電，再經(jīng)過(guò)高頻變換器得到高頻交流電，經(jīng)過(guò)高頻變壓器變壓，在經(jīng)過(guò)輸出整流濾波得到鋰電池需要的直流電。 輸出整流二極管本設(shè)計(jì)中輸出電流連續(xù)，輸出波形為三角波，其平均值為 ，有效值為,二極管承受的反向最大耐壓為591V考慮二極管反向恢復(fù)特性應(yīng)選用耐壓為1200V等級(jí)。工程上一般取計(jì)算值得2倍，實(shí)際使用中的為1200的高頻電感，技術(shù)指標(biāo)為電感量L=1200，頻率為，額定電流。由以上公式可以看出：假設(shè)輸入電壓和一定，提高工作磁密和開(kāi)關(guān)頻率，可以使體積重量顯著減小，但值的增加受到材料限制。另外，為了提高高頻變壓器的利用率，減小開(kāi)關(guān)管的電流，降低輸出整流二極管的反向電壓，從而減小損耗和降低成本，高頻變壓器原副邊變比應(yīng)盡可能取的大一些。 主電路參數(shù)計(jì)算在本設(shè)計(jì)中，全橋變換器工作于電流連續(xù)狀態(tài)，綜合考慮開(kāi)關(guān)損耗及電感體積，開(kāi)關(guān)管工作頻率設(shè)定為20KHz，及周期為50us死區(qū)設(shè)定為5us。第2章 充電器主電路設(shè)計(jì) 主電路拓?fù)溥x擇對(duì)于本設(shè)計(jì)中的充電器，由于其輸出功率較大且輸出電壓較高為380V，考慮用電安全，應(yīng)選用帶隔離的功率變換器，在實(shí)際中用于大功率場(chǎng)合的拓?fù)渲饕幸韵聨追N：圖21推挽式開(kāi)關(guān)電源回路圖22半橋式開(kāi)關(guān)電源回路圖23全橋式開(kāi)關(guān)電源回路如上圖所示，實(shí)際中常用的帶隔離的變換器主要有以上三種。圖13給出了電動(dòng)汽車(chē)感應(yīng)耦合充電系統(tǒng)的簡(jiǎn)圖。這時(shí)充電電流逐漸降低。鋰電池充電原理圖：圖12鋰電池充電原理圖其中：Iconst：恒流充電電流；Ipre：預(yù)充電電流；Ifull：充滿判斷電流；Vconst：恒壓充電電壓；Vmin：預(yù)充結(jié)束電壓及短路判斷電壓鋰離子電池比較驕貴。鋰電池的缺點(diǎn)：(1)鋰原電池均存在安全性差，有發(fā)生爆炸的危險(xiǎn)；(2)鈷酸鋰的鋰離子電池不能大電流放電，安全性較差；(3)鋰離子電池均需保護(hù)線路，防止電池被過(guò)充過(guò)放電；(5)生產(chǎn)要求條件高，成本高。最早出現(xiàn)的鋰電池來(lái)自于偉大的發(fā)明家愛(ài)迪生，使用以下反應(yīng)：Li+MnO2=LiMnO2該反應(yīng)為氧化還原反應(yīng)，放電?！彼噪妱?dòng)汽車(chē)的安全快速充電有重要意義。為什么我們國(guó)家會(huì)選擇造價(jià)高、充電設(shè)施還不完善的純電動(dòng)汽車(chē)作為新能源汽車(chē)的發(fā)展方向呢？曾經(jīng)在新能源汽車(chē)方向選擇上，有三個(gè)選擇方面，混合動(dòng)力車(chē)、純電動(dòng)汽車(chē)、氫燃料電池車(chē)?？刂撇糠种饕捎秒妷和猸h(huán)電流內(nèi)環(huán)的雙閉環(huán)PI調(diào)節(jié)器以實(shí)現(xiàn)主電路的恒流恒壓輸出。題目類(lèi)型（ 254。 ） （ ）題目來(lái)源科研課題（ ） 生產(chǎn)實(shí)際（ ）自選題目（ 254。設(shè)計(jì)了保護(hù)電路以防止輸入過(guò)欠壓以及輸出過(guò)流過(guò)壓現(xiàn)象的發(fā)生，提高了充電器的智能化。氫