【正文】 父母是偉大的，因為他們不辭辛勞地工作來供我讀書、消費，這也成為我在學(xué)習(xí)過程中不斷向前的動力。本文圍繞 PWM 蓄電池充放電控制技術(shù)中理論和問題展開了深入的討論和分析，介紹了一種新型蓄電池可逆充放電裝置。 圖 CAN 通信電路圖 本章小結(jié) 本章主要介紹了基于三相 PWM 整流器的蓄電池充放電系統(tǒng)的硬件結(jié)構(gòu)，以及各單元的詳細(xì)電路圖。當(dāng)然，由于 RC 參數(shù)存在漂移，難以實現(xiàn)精確延遲。 TMS320F2812 需要專門的外部中斷口，而 TMS320F28035 可選擇 GPIO0~GPIO31 中的其中一個配置成為外部中斷口，多達(dá)三個。 輔助電源電路設(shè)計 輔助電源由變壓器、整流橋、穩(wěn)壓管和電容組成。 由于主變壓器二次側(cè)以后的系統(tǒng)是從主變壓器二次側(cè)取電與控制的，所以為敘述方便，如無特別說明，下文所說的電網(wǎng)都是指主變壓器二次側(cè)的三相交流電，其相電壓為 55V，線電壓為 95V?？臻g矢量 PWM 控制策略早期由日本學(xué)者在 20 世紀(jì)八十年代初針對交流電動機(jī)變頻驅(qū)動而提出的其采用逆變器空間電壓矢量的切換 以獲得準(zhǔn)圓旋轉(zhuǎn)磁場 。相比之下，而滯環(huán)電流控制則具有較快的電流響應(yīng)速度，且電流誤差只取決于滯環(huán)寬度，與電流變化率無關(guān)。 Va+Vb+Vc=0 實質(zhì)上在三維歐氏空間定義了一個子空間 Χ。假定 | .aI |不變， | .alU |=wl| .aI |也不變，則 217。 電壓型三相 PWM 整流器拓?fù)浣Y(jié)構(gòu) 電壓型 PWM 整流器（ Voltage Source Rectifer VSR）最顯著特征就是直流側(cè)采用電容進(jìn)行儲能，從而使 VSR 直流側(cè)呈低阻抗的電壓源特性。該類型充電裝置電氣性能優(yōu)越、低損耗，發(fā)展?jié)摿薮蟆?PWM 整流器是通過高頻控制開關(guān)管的開通與閉合，使電網(wǎng)輸入電流為正弦波，并且電流和電壓保持同相位或反相位，達(dá)到單位功率因數(shù)運行。諧波還會引起繼電保護(hù)和自動裝置誤動作，使電能計量出現(xiàn)混亂。本論文側(cè)重于工程設(shè)計與實現(xiàn)，綜合考慮設(shè)計方案的可行性，可靠性，成本，生產(chǎn)工藝等方面的因素。threephase voltage. 基于三相 PWM 整流器的蓄電池充放電系統(tǒng)的研究與設(shè)計 III 目錄 摘 要 ................................................................. I Abstract ................................................................ II 第 1 章 緒 論 ........................................................... 1 研究背景及意義 .................................................. 1 蓄電池充放電裝置的現(xiàn)狀和發(fā)展 .................................... 2 本課題的研究內(nèi)容 ................................................ 3 第 2 章 三相電壓型 PWM 整流器的原理及控制 .............................. 5 PWM 整流器常見拓?fù)浣Y(jié)構(gòu) ......................................... 5 電壓型三相 PWM 整流器拓?fù)浣Y(jié)構(gòu) ............................ 5 電流型 PWM 整流器拓?fù)浣Y(jié)構(gòu) ................................ 6 PWM 整流器的運行基本原理 ....................................... 7 三相 VSR 數(shù)學(xué)模型 .............................................. 8 三相 VSR 的一般數(shù) 學(xué)模型 ................................... 8 三相 VSR dq 模型 .......................................... 10 三相電壓型 PWM 整流器的控制 .................................. 12 常用控制方法 ............................................. 12 三相 VSR 的解耦控制方法 .................................. 14 三相 VSR 空間矢量控制 .................................... 15 第 3 章 蓄電池充放電裝置的硬件設(shè)計 ..................................... 16 硬件系統(tǒng)構(gòu)成 ................................................... 16 主電路設(shè)計 ..................................................... 17 功率器件 IGBT 的選型 ..................................... 17 三相 VSR 電感設(shè)計 ........................................ 18 電容的設(shè)計 ............................................... 18 輔助電源電路設(shè)計 ............................................... 19 檢測控制電路設(shè)計 ............................................... 21 TMS320F28035 最小系統(tǒng)電路設(shè)計 ............................ 21 蓄電池電流 采樣電路設(shè)計 ................................... 21 基于三相 PWM 整流器的蓄電池充放電系統(tǒng)的研究與設(shè)計 IV 蓄電池電壓采樣電路設(shè)計 ................................... 23 交流側(cè)電流采樣電路設(shè)計 ................................... 23 電網(wǎng)電壓過零檢測和電壓采樣電路設(shè)計 ....................... 24 繼電器驅(qū)動電路設(shè)計 ........................................ 25 相序檢測電路設(shè)計 ......................................... 26 CAN 通信接口電路設(shè)計 ..................................... 27 本章小結(jié) ................................................... 27 第 4 章 系統(tǒng)裝置的軟件設(shè)計及結(jié)果 ....................................... 28 控制系統(tǒng)的構(gòu)成 ................................................. 28 電網(wǎng)周期與 PWM 周期的計算 .................................... 31 A/D 采樣 ....................................................... 32 本章小結(jié) ....................................................... 33 結(jié)束語 ................................................................ 34 參考文獻(xiàn) .............................................................. 35 致 謝 ............................................................... 37 附錄 A 系統(tǒng)電路圖 ...................................................... 38 基于三相 PWM 整流器蓄電池充放電系統(tǒng)的研究與設(shè)計 1 第 1 章 緒 論 研究背景及意義 鉛酸蓄電池是產(chǎn)生于 1859 年，如今已經(jīng)成為世界上廣泛使用的一種儲能設(shè)備，具有供電可靠、移動方便、電壓特性平穩(wěn)、適用于大電流放電及廣泛的環(huán)境溫度范圍、使用壽命長、適用范圍廣、及造價低廉等優(yōu)點。當(dāng)電網(wǎng)參數(shù)配合不利時，在一定的頻率下，形成諧波振蕩，產(chǎn)生過電壓或過電流，危及電力系統(tǒng)的安全運行，如不加以治理極易引發(fā)輸配電事故的發(fā)生。目前這類型的充基于三相 PWM 整流器蓄電池充放電系統(tǒng)的研究與設(shè)計 3 電裝置不是以給蓄電池充電為主要目的，而是利用其輸出電流和電壓波形很好的特點，作為測試儀器，精確測量蓄電池的容量等性能。硬件設(shè)計具有以下特點：主電路與控制電路全隔離、全數(shù)字控制、充分考慮成本與生產(chǎn)工藝。缺點是： 1) 電流型 PWM 整流器通常要經(jīng)過 LC 濾波器與電網(wǎng)聯(lián)接， LC 濾波器和直流側(cè)的平波電抗器 L1 的重量和體積都比較大； 2) 常用的全控器件多為內(nèi)部有反并聯(lián)二極管反向自然導(dǎo)電的開關(guān)器件，為防止電流反向必須再串聯(lián)一個二極基于三相 PWM 整流器蓄電池充放電系統(tǒng)的研究與設(shè)計 7 管，主回路構(gòu)成不方便且通態(tài)損耗大。當(dāng)矢量 UaL 端點運動至 D 點， Ua 與 Ia 反相， PWM 整流橋的網(wǎng)側(cè)顯現(xiàn)負(fù)電阻特性。因此，間接電流控制的系統(tǒng)應(yīng)用較少。顯然，同步旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系下的電流控制方案具有更好的穩(wěn)態(tài)性能。 硬件系統(tǒng)構(gòu)成 基于 PWM 的蓄電池充放電裝置硬件系統(tǒng)如圖 31 所示，系統(tǒng)主電路由變比為 4： 1 的主變壓器、電感、 IGBT、電容構(gòu)成。若忽略 VSR 交流側(cè)電阻 R ，考慮到三相 VSR 單位功率因數(shù)控制，電流過零時，電網(wǎng)電動勢 Ea=0。 TMS320F28035 的主頻為 60M，低于 TMS320F2812 的 120M 主頻，但已經(jīng)滿足控制要求。設(shè)蓄電池電壓為 x 伏， y 的變化范圍是 0~3，相應(yīng)地， x 的變化范圍是 ~，輸入輸出為線性關(guān)系。 基于三相 PWM 整流器蓄電池充放電系統(tǒng)的研究與設(shè)計 26 圖 繼電器驅(qū)動電路圖 相序檢測 電路設(shè)計 為了使系統(tǒng)能在電網(wǎng)正序和反序時都能工作，需要增加相序檢測電路，圖 為相序檢測的硬件電路對比 GPIO12 和 Cap 的信號可知，只要 TMS320F28035 在一個周期內(nèi)檢測兩次 GPIO12 的電平極性，就能得知電網(wǎng)的相序。 A/D 初始化配置成軟件觸發(fā)方式，觸發(fā)信號來了以后，啟動 SOC0~13 的 A/D 采樣，分別采樣 ADCINA5~ADCINA4， A/D 采樣采用 SOC 方式進(jìn)行管理，能實 現(xiàn)對同一通道進(jìn)行重復(fù)采樣提高采樣的精度。 軟件設(shè)計是系統(tǒng)的核心。 基于三相 PWM 整流器蓄電池充放電系統(tǒng)的研究與設(shè)計 38 附錄 A 系統(tǒng)電路圖 基于三相 PWM 整流器蓄電池充放電系統(tǒng)的研究與設(shè)計 1 。再給控制電路的設(shè)計，包括采樣電路、保護(hù)電路、 PWM 接口電路、驅(qū)動電路等。捕獲單元選用的定時器計數(shù)頻率為 60M，前后兩次捕獲到的值之差即為電網(wǎng)周期（還要考慮到溢出），用 T 表示，如果電網(wǎng)周期剛好為 ，則： PWM1 定時器中斷選用的定時器也同樣為 60M，周期寄存器值為 PWM 周期的一半，用 p 表示。圖 313 為磁保持繼電器的驅(qū)動電路，來自 TMS320F28035 的 IO 口的信號先經(jīng)過 N14 非門進(jìn)行反向放大