【正文】 智能充電的特性曲線如圖 中的 II 線所示。按引進(jìn)放電脈沖的具體方案不同，又分為固定電阻為負(fù)載實(shí)施放電方式和逆變放電法。 第三，經(jīng)驗(yàn)表明，所謂“極化點(diǎn)”并不是一個(gè)固定的量值，不同容量的蓄電池，以及蓄電池的殘余容量不同，其極化點(diǎn)也不盡相同。而電路中的電阻值 R一經(jīng)確定，放電深度即隨之確定，很難尋求放電量的最佳值。它是目前應(yīng)用最廣泛的軟開關(guān)電路之一，其特點(diǎn)是電路很簡單，便于操作，但存在一個(gè)缺點(diǎn)，即滯后臂開關(guān)管在輕載下難以實(shí)現(xiàn)零電壓開關(guān)，這使得它不適合用于負(fù)載范圍變化較大的場合。 、負(fù)飽和值之間切換，磁心的損耗會(huì)很大，發(fā)熱嚴(yán)重砰 s1。 全橋變換器中功率開關(guān)元件的選用 典型的全控型開關(guān)器件有電力晶體管 GTR、門極可關(guān)斷晶體管 GTO、場效應(yīng)晶體管MOSFET 和絕緣柵極雙極型晶體管 IGBT 等。它是一種場控器件，驅(qū)動(dòng)原理與 MOSFET基本相同，其開通和關(guān)斷是由柵極和發(fā)射極間的電壓 UGE決定的。 IGBT 的驅(qū)動(dòng)多采用專用的混合集成驅(qū)動(dòng)器。在正脈沖充電末期， DC/DC變換電路中的開關(guān)元件全部斷開，存儲(chǔ)在濾波電感 L，中的能量全部轉(zhuǎn)移到蓄電池組中。 工頻濾波器又稱平滑濾波器，接在工頻整流器與逆變電路之間，能將工頻整流器輸出的脈動(dòng)電流變?yōu)槠交绷鳌? 在設(shè)計(jì)過程中，選用了美國 Unltrode公司生產(chǎn)的專用移相控制集成芯片 UC3879，其特點(diǎn)是 。 UC3879的引腳排列如圖 圖 UC3879 引腳排列 引腳功能介紹如下 : Uref (引腳 1):精密 SV基準(zhǔn)電壓輸出端，具有短路電流限幅特性。另外，該端與 COMP(引腳 2)之間接環(huán)路補(bǔ)償元件。相移開始工作，但只有控制器進(jìn)入穩(wěn)定工作狀態(tài)之后，才會(huì)向負(fù)載傳輸功率。萬一出現(xiàn)電流故障，如 CS(引腳 4)上的電壓超過 ，該端上的電壓將被下拉至地 電位，然后由零緩慢上升至 。 Uc(引腳 9):驅(qū)動(dòng)輸出電 路偏置電源輸入端。該端與 GND之間應(yīng)接低 ESR和低 ESL的旁路電容。當(dāng)該端與 Ui(引腳 10)相連時(shí)，欠電壓鎖定閩值電壓為 ，滯回電壓為 。 Rr(引腳 18):時(shí)鐘信號 /同步信號占空比設(shè)置端。 GND(引腳 20):信號地。下面具體講一下各個(gè)參數(shù)的設(shè)置。反相端 與電源輸出端經(jīng)光禍隔離后的反饋輸出相連，兩者相比較，差值經(jīng)放大輸出，送至移相脈寬控制器，控制 A、 B與 C、 D之間的相位，最終調(diào)整波形占空比。電路原理圖如圖 。 鍵盤帶路 模擬檢測電路 顯示電路 執(zhí)行電路 80C196KB最小系統(tǒng) XXX大學(xué) 本科 畢業(yè)設(shè)計(jì) 29 圖 80C196KB 單片機(jī)最小系統(tǒng)電路原理圖 、執(zhí)行速度更快的指令系統(tǒng)，可以對帶符號數(shù)和不帶符號數(shù)進(jìn)行XXX大學(xué) 本科 畢業(yè)設(shè)計(jì) 30 操作 。溫度的檢測，采用 AD590型集成溫度傳感器，測量簡單、準(zhǔn)確。 顯示電路由以下幾部分組成 :充電電壓、充電電流數(shù)值顯示電路 。 該控制系統(tǒng)的執(zhí)行電路非常簡單，其控制任務(wù)有 2個(gè) : :根據(jù)充電方式需要、電池容量狀態(tài)、操作命令等，分別進(jìn)行主充電、均充電和浮充電?；魻杺鞲衅魍ㄟ^外接取樣電阻轉(zhuǎn)換成電壓輸出信號，此信號一方面直接加到 UC3879 的過流保護(hù)腳 (4腳 )，另一方面通過 A/D 轉(zhuǎn)換送入 CPU。這些措施確保系統(tǒng)的軟啟動(dòng)腳。整個(gè)充電系統(tǒng)的主程序框圖如圖 。另 外，當(dāng)系統(tǒng)出現(xiàn)異常情況造成故障時(shí)，可由霍爾傳感器采樣后送入 CPU，當(dāng)電流超過一定數(shù)值時(shí)，可由程序控制 UC3879 的移相控制角，達(dá)到封鎖輸出脈沖的目的。浮充電為恒壓充電，須從 輸出浮充電壓給定值，從 輸出低電平，以實(shí)現(xiàn)電壓閉環(huán)。過電壓、過電流、交流電源失電等故障指示電路。前 3個(gè)鍵用來進(jìn)行充電方式的手動(dòng)改變，故障屏蔽鍵用來屏蔽本次故障報(bào)警 (當(dāng)操作維護(hù)人員己經(jīng)知道故障發(fā)生，但還沒排除故障時(shí)使用 )。32 位除 16 位指令的執(zhí)行時(shí)間為。還適用于一般的信號處理系統(tǒng)和高級智能儀器，以及高性能的計(jì)算機(jī)外部設(shè)備控制器和辦公自動(dòng)化設(shè)備 控制器等。 ，開關(guān)電源應(yīng)工作在額定輸出功率范圍之內(nèi)，避免電源工作在超出正常輸出狀態(tài)，但在實(shí)際工作中是很難預(yù)測的。在圖 ， RC9決定此變量。 在本課題中， UC3879 的外圍電路設(shè)計(jì)圖如圖 所示。在鋸齒波上升沿過程中，調(diào)節(jié)器對占空比進(jìn)行線性控制。 CLKSYNC(引腳 17):時(shí)鐘信號輸出端及同步信號輸入端。該端與 Uc(引腳 9)之間接陶瓷旁路電容。 輸出高電平信號與該端電壓之差的典型值為 。多只控制器并聯(lián)運(yùn)行時(shí)，可以共用一只軟啟動(dòng)電容，但軟啟動(dòng)電容的充電電流需要相應(yīng)增加。延遲時(shí)間應(yīng)在同一橋臂中一只開關(guān)管關(guān)斷之后、另一只開關(guān)管開通之前加入，為諧振創(chuàng)造條件。該端為電流故障比較器的同相輸入端。實(shí)際應(yīng)用當(dāng)中，該端與 GND引腳之間應(yīng)接旁路電容 。 300kHz。 輸出濾波電路一般由濾波電感和濾波電容組成，對整流后的脈動(dòng)電流起平滑作用，使之成為紋波很小的直流電流。與傳統(tǒng)的放電回路相比，該能量回饋電路能避免不必要的能量消耗，同時(shí)也可使充電系統(tǒng)體積大大減小。同一系列的不同型號其引腳和接線基本相同，只是適用被驅(qū)動(dòng)器件的容量和開關(guān)頻率以 及輸入電流幅值等參數(shù)有所不同。為正且大于開啟電壓 UGE間時(shí)， IGBT 導(dǎo)通。電力 MOSFET 是單極型電壓驅(qū)動(dòng)器件，開關(guān)速 度快，輸入阻抗高，熱穩(wěn)定性好，所需驅(qū)動(dòng)功率小而驅(qū)動(dòng)電路簡單。它通過在電路中增加輔助支路，可使開關(guān)管在全負(fù)載范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)零電壓開關(guān)，它在小功率 (3kw)電路中具有明顯的優(yōu)勢。 ，需要增加散熱器的體積 。主回路有多種不同的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu) 。充電裝置中設(shè)置一固定電阻 R，開關(guān) K閉合，蓄電池組 E對負(fù)載 R放電。 ，是在充電全過程實(shí)施放電脈沖去極化。 圖 中 II 線超出蓄電池固有的可接受充電電流的特性曲線 (斜線部分 )，按照馬斯理論，超出部分的電量將用于產(chǎn)生氣體釋出，使電解液的溫度升高，造成電池極板活性物質(zhì)脫落損壞等一系列副作用，發(fā)生這種現(xiàn)象的原因是伴隨著大電流的充入，電池極化現(xiàn)象嚴(yán)重地阻礙電化學(xué)反應(yīng)的進(jìn)行，最終導(dǎo)致蓄電池的不可逆反應(yīng)，為了使持續(xù)電流能順利地進(jìn)行充電，就必須適當(dāng)?shù)叵娏饕鸬臉O化現(xiàn)象。在切斷電源后，由于電化學(xué)反應(yīng)的遲緩性而產(chǎn)生的平衡電極電勢的偏移就迅速地下降，在微秒XXX大學(xué) 本科 畢業(yè)設(shè)計(jì) 15 級內(nèi)就顯著地降低。兩極極板附近硫酸濃度的升高，造成與其它地方的電解液濃度的差異。 當(dāng)充電電流超過蓄電池接受電流值時(shí)，就會(huì)大量地產(chǎn)生氣體。 ，提出了蓄電池快速充電的三定律。對蓄電池快速充電的理論也進(jìn)行了探討 ，并在實(shí)踐的基礎(chǔ)上提出了蓄電池快速 充電的一些基本定律。因此，電池端電壓沿著 OA 而急劇上升。每一種活性物質(zhì)的電化當(dāng)量都是由其電化學(xué)反應(yīng)方程式計(jì)算出來的。 鉛酸蓄電池在充電時(shí)，正極由硫酸鉛 (PbSO4)轉(zhuǎn)化為二氧化鉛 (PbO2)后將電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能儲(chǔ)存在正極板中 。鉛酸蓄電池的自放電相對鎳福蓄電池來講比較嚴(yán)重，經(jīng)驗(yàn)表明鉛酸蓄電池在閑置一個(gè)月后，自放電達(dá) 30%左右。一般經(jīng)驗(yàn)來講，當(dāng)電池的容量達(dá)到額定容量的 80%時(shí)，就可以認(rèn)為電池的壽命基本結(jié)束了。當(dāng)電池的放電深度減為 30%時(shí)，允許的充放電的循環(huán)可高達(dá) 1200 次左右。 SOC=(Cr/Ct)*100% () 由于 Cr和 Ct都受到未來放電狀態(tài)的影響，而 這個(gè)序列一般是無法預(yù)知的。為了比較不同系列的電池常用容量的概念，即單位體積或單位質(zhì)量電池所能給出的理論電量，常以 Ah/KG或 Ah/L 表示。過充電會(huì)使電池內(nèi)部的溫度和壓力都急劇上升，造成對電池的傷害。對于每個(gè)單元 2V的 電池來說，單個(gè)電池的電壓為 12V。這四種蓄電池具有共同的功能就是為最終產(chǎn)品提供可補(bǔ)充的電能，但不同的電池具有不同的特性，適用的對象和場合也是不同的。采用堿性電解質(zhì)的稱為堿性蓄電池。一般使用的化學(xué)電池分為原電池和蓄電池兩種。恒壓充電一般應(yīng)用在電池組電 壓較低的場合。鑒于這個(gè)缺點(diǎn)，在國外 除非蓄電池需要長XXX大學(xué) 本科 畢業(yè)設(shè)計(jì) 5 時(shí)間小電流進(jìn)行活化充電外，已經(jīng)較少使用。 隨著電力電子技術(shù)和自動(dòng)控制技術(shù)的發(fā)展，尤其 是大功率高壓場效應(yīng)管等新型高頻開關(guān)器件的出現(xiàn)，使得開關(guān)的速率大大提高。這種充電方法開始擺脫傳統(tǒng)充電方法的束縛，將模糊控制技術(shù)引入充電方法，利用模糊控制本身適合處理多輸入多輸出非線性系統(tǒng)的優(yōu)勢，能夠更好的處理蓄電池充電過程中的時(shí)變性和抗干擾等常規(guī)控制方法所難以解決的問題 [3]。在放電方法的實(shí)現(xiàn)上，采用大功率 IGBT 管進(jìn)行 PWM 控制，以控制放電電流大小，保持其高穩(wěn)定性。從輸入輸出關(guān)系來看，開關(guān)電源是一種“交流一直流”的變流裝置，然而由于開關(guān)電源采用了工作頻率較高的交流環(huán)節(jié)，變壓器和濾波器都大大減小，因此同樣功率條件下其體積和重量遠(yuǎn)遠(yuǎn) 小于傳統(tǒng)的相控電源。 充電方法的選擇是十分重要的，不同的充電方法，其充電速度的差別可能很大，導(dǎo)致充 電效果的差距也會(huì)很大。 ，并能根據(jù)電池電壓和充電電流自動(dòng)轉(zhuǎn)換充電狀態(tài)，在蓄電池充滿電后，自動(dòng)轉(zhuǎn)入浮充狀態(tài)。另一方面，充電技術(shù)不能適應(yīng)鉛酸蓄電池的特殊要求，會(huì)嚴(yán)重影響蓄電池的壽命。這種充電方法可以始終地使充電電流在總體上逼近蓄電池的可接受充電電流曲線，并且在整個(gè)充電期間內(nèi)適時(shí)地采取了去除蓄電池極化的措施。 關(guān)鍵詞 ： 鉛酸蓄電池 智能充電 80C196KB 單片機(jī) XXX大學(xué) 本科 畢業(yè)設(shè)計(jì) II Design for intelligent charging system of Leadacid batteries Abstract In this paper the design of leadacid batteries intelligent charging system, content mainly includes to battery charging method of research and charging system design. In the battery principle and charging methods on the basis of study, the paper proposes the constant pressure and pulse current limiting charging charging bination of charging methods. This kind of charging methods can always to recharge current in overall approximation battery acceptable charging electric current curve, and throughout the charging period timely adopted remove battery polarization measures. Theoretical and experimental data shows that this model can greatly shorten charging charging time and improve charging efficiency. Experimental results show that based on the intelligent charging 80196KB singlechip microputer control system, its high efficiency, regulating time quick good charging characteristics can get fully, make battery has higher use capacity and long cycle life, can meet the electric lootive motive battery charging request, has a good application prospect for improving battery performance and reliability provides a new and effective way. Keywords: Leadacid batteries Intelligent charging 80C196KB singlechip XXX大學(xué) 本科 畢業(yè)設(shè)計(jì) III 目 錄 前言 .................................................................. 1 1 總體設(shè)計(jì)方案 ........................................................ 1 系統(tǒng)的設(shè)計(jì)要求 .................................................. 1 智能充電方法的選擇 .............................................. 2 系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)原理框圖 ...............................