【正文】 若實(shí)時(shí)時(shí)鐘定時(shí)時(shí)間到，則執(zhí)行實(shí)時(shí)時(shí)鐘中斷服務(wù)程序，采集鉛酸蓄電池的端電壓、溫度和充電電流值，與蓄電池的參數(shù)進(jìn)行比較，判斷應(yīng)采用的充電模式，若通用定時(shí)器1中斷發(fā)生，則執(zhí)行通用定時(shí)器 1 中斷服務(wù)程序。整個(gè)充電系統(tǒng)的主程序框圖如圖 。這些措施確保系統(tǒng)的軟啟動腳。在程序中作如下設(shè)計(jì) :每次開機(jī)時(shí)，移相控制角設(shè)置為 0，然后根據(jù)實(shí)際情況逐漸加大 。同時(shí) EXB841 的 5腳把過流信號經(jīng)光禍送到 UC3879的 4 腳，當(dāng)該腳電壓超過 時(shí)，封鎖移相控制脈沖的輸出，達(dá)到保護(hù) IGBT 的目的。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?；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。對系統(tǒng)的過流保護(hù)采取了以下幾個(gè)方法進(jìn)行綜合保護(hù)。 :用 PL3 輸出報(bào)警信號，經(jīng) 74LS06 緩沖，晶體管 9013 放大后，驅(qū)動蜂鳴器，進(jìn)行聲音報(bào)警輸出。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)。 執(zhí)行電路 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。數(shù)值顯示采用靜態(tài)顯示，先將數(shù)據(jù)線用 2片 74LS245 緩沖，再分別驅(qū)動 4個(gè)鎖存器 74HCT573， 74HCF573 的輸出經(jīng)過 75492 放大后，驅(qū)動大尺寸共陽極數(shù)碼管 LA23511。數(shù)值顯示共有 8 個(gè)數(shù)碼管單元，組成 2組 3位半數(shù)值顯示器，由地址譯碼器 74LS13反相器 74150數(shù)據(jù)總線緩沖器 741L24鎖存器 74HCF573 和數(shù)碼管專用驅(qū)動電路 7549大尺寸共陽極數(shù)碼管 LA235141 等組成。過電壓、過電流、交流電源失電等故障指示電路。 顯示電路 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 。而 GZDW 充電方式和常用充 電方式的區(qū)別是，每隔 3個(gè)月要重復(fù) 1次從主充電、均充電到浮充電的全過程。另外，通過 口接高電平或低電平，使 CPU 選擇常用充電方式或電力部規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)的 GZDW 充電規(guī)律。前 3個(gè)鍵用來進(jìn)行充電方式的手動改變，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 )。溫度的檢測，采用 AD590 型集成溫度傳感器，測量簡單、準(zhǔn)確。需要說明的是，充電電源到電池組之間有一個(gè)二極管，因此充電電源輸出電壓和電池組電壓并非總是相等，而充電電源在為蓄電池充電的同時(shí)，還要為一些經(jīng)常性負(fù)載供電，所以，充電電源輸出電流和電池組充電電流也并非總是相等。 模擬量檢測電路 模擬量檢測電路用于檢測充電電源輸出電壓、充電電源輸出電流、電池組充電電壓、電池組充電電流和環(huán)境溫度等。32 位除 16 位指令的執(zhí)行時(shí)間為。 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) 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30 操作 。 字節(jié)寄存器中， 24 字節(jié)是專用寄存器，其余 232 字節(jié)均為通用寄存器。 80C196KB 單片機(jī)和 MCS51系列單片機(jī)相比，至少在以下方面提高了系統(tǒng)的實(shí)時(shí)性 : 算術(shù)邏輯單元不再采用常規(guī)的累加器結(jié)構(gòu)，而改用寄存器到寄存器結(jié)構(gòu) 。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化設(shè)備 控制器等。電路原理圖如圖 。下面就詳細(xì)介紹這幾部分電路的原理及功能。 UC3879 輸出電路采用圖騰柱式輸出，最大電流可達(dá) 2A，并可直接驅(qū)動功率晶體管和場效應(yīng)管。 ，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。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。因?yàn)樵撘葡嚯娐房刂?IGBT 功率開關(guān)全橋逆變電路，所以延時(shí)時(shí)間一般設(shè)置為 23腳，取 R RS 為 100K 可滿足要求。 UC3879 的輸出驅(qū)動信號和零電壓開關(guān)的延遲時(shí)間由延遲設(shè)定端子 (DELAYSETAB， DELAY SETCD)的 R C7 和 RS、 CS確定。在圖 中， RC9決定此變量。下面具體講一下各個(gè)參數(shù)的設(shè)置。此處涉及到電源隔離的問題。如我們前面介紹的，為更好更安全地利用 IGBT，采取了使用專門的驅(qū)動芯片 EXB841 驅(qū)動 IGBT 的方法。 在本課題中， UC3879 的外圍電路設(shè)計(jì)圖如圖 所示。 GND(引腳 20):信號地。要實(shí)現(xiàn)電流模式控制，該端需與 CS(引腳 4)及電流檢測互感器相連。 RAMP(引腳 19):斜坡電壓信號輸入端。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。 Rr(引腳 18):時(shí)鐘信號 /同步信號占空比設(shè)置端。當(dāng)多只控制器通過CLKSYNC 相連時(shí)，將自動和振蕩頻率最高的控制器同步。作為輸入端時(shí)，該端可以輸入外部同步信號，可實(shí)現(xiàn)多只控制器同步工作。 CLKSYNC(引腳 17):時(shí)鐘信號輸出端及同步信號輸入端。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 。定時(shí)電容 CT應(yīng)采用低 ESL 和低 ESR 的高品質(zhì)瓷片電容，其最小取值為 200uF。 CT(引腳 14):振蕩器頻率設(shè)置端。該端與 Uc(引腳 9)之間接陶瓷旁路電容。該端與 GND 之間應(yīng)接低 ESR 和低 ESL 的旁路電容。偏置電壓應(yīng)在 12V 以上。 Ui(引腳 10):控制器偏置電源輸入端。 輸出高電平信號與該端電壓之差的典型值為 。 Uc(引 腳 9):驅(qū)動輸出電路偏置電源輸入端。輸出端 A一用于驅(qū)動一側(cè)半橋，并且與時(shí)鐘信號同步 。該端最大驅(qū)動電流為 100mA，可以驅(qū)動功率 MOSFET。多只控制器并聯(lián)運(yùn)行時(shí)，可以共用一只軟啟動電容，但軟啟動電容的充電電流需要相應(yīng)增加。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 。只要 Ui(引腳 10)上的電壓低于欠電壓鎖定闡值，該端電壓將維持在零伏左右。 SS(引腳 6):軟啟動信號輸入端。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。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，才會向負(fù)載傳輸功率。如果該端上的電壓固定為 ，控制器的輸出端將停止輸出并保持為低電平。當(dāng)該端上的電壓檢測信號超過，且誤差放大器的輸出電壓信號超過 RAMP (引腳 19)上的電壓信號時(shí)，移相限流比較器將對相移大小逐周進(jìn)行限制。該端為電流故障比較器的同相輸入端。另外，該端與 COMP(引腳 2)之間接環(huán)路補(bǔ)償元件。 EA(引腳 3):誤差放大器反相輸入端。 COMP(引腳 2):誤差放大器輸出端。實(shí)際應(yīng)用當(dāng)中，該端與 GND 引 腳之間應(yīng)接旁路電容。 UC3879 的引腳排列如圖 所示 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。 ，僅為 150mA。 10MHz 誤差放大器 。 關(guān)頻率可達(dá) 300kHz。 移相控制電路的設(shè)計(jì) 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 。對前級整流電路的設(shè)計(jì)如圖 。 本充電系統(tǒng)的輸出濾波電路如圖 ，其中 22 圖 輸出濾波電路 整流 電路的設(shè)計(jì)整流器的作用是將電網(wǎng)輸入的交流電進(jìn)行整流濾波，為變換器三相交流 圖 前級整流電路圖 提供紋波較小的直流電壓。 輸出濾波電路一般由濾波電感和濾波電容組成，對整流后的脈動電流起平滑作用，使之成為紋波很小的直流電流。 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電流變?yōu)槠交绷?。在開關(guān)電源中，主要采用電源輸入濾波、工頻濾波、電源輸出濾波與抗輻射干擾等主要措施來減少噪聲的傳遞與影響 [13]。當(dāng)采用高頻開關(guān)電源供電時(shí)，其整流與變換的工作電路更為復(fù)雜，且開關(guān)電源工作在較高頻率，外界與本機(jī)元器件不可避免的會產(chǎn)生電磁感應(yīng)相互干擾，而電源的噪聲會進(jìn)一步影響其它設(shè)備的正常工作。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。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，存儲在濾波電感 L，中的能量全部轉(zhuǎn)移到蓄電池組中。但是，這樣會產(chǎn)生不必要的能量消耗，同時(shí)也使充電器的體積變得很龐大。 能量回饋電路的設(shè)計(jì) 由于本充電系統(tǒng)采用的是恒壓限流充電和脈沖充電相結(jié)合的充電方法，在整個(gè)充電時(shí)期內(nèi)，始終適時(shí)地采取了通過負(fù)脈沖瞬間放電消除極化的措施，因此硬件設(shè)計(jì)中需要提供蓄電池放電的通路。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。 IGBT 的驅(qū)動多采用專用的混合集成驅(qū)動器。同樣，關(guān)斷時(shí)施加一定幅值的負(fù)驅(qū)動電壓 (一般取 5— 15V)有利于減小關(guān)斷時(shí)間和關(guān)斷損耗。當(dāng)柵極和發(fā)射極間施加反向電壓或不加信號時(shí)， IGBT 關(guān)斷。為正且大于開啟電壓 UGE 間時(shí)， IGBT 導(dǎo)通。它是一種場控器件，驅(qū)動原理與 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 的應(yīng)用范圍一般都在耐壓為 600V 以上、電流為 10A 以上、頻率為 1kH么以上的區(qū)域，多應(yīng)用在工業(yè)用電機(jī)、民用小容量電機(jī)、變換器、照相機(jī)的頻閃觀測器以及感應(yīng)加熱電飯鍋等產(chǎn)品上。也正是由于導(dǎo)通電阻小的 MoSFET 的出現(xiàn)，高頻開關(guān)電源得以迅速發(fā)展 [1 12]。電力 MOSFET 是單極型電 壓驅(qū)動器件，開關(guān)速度快，輸入阻抗高，熱穩(wěn)定性好，所需驅(qū)動功率小而驅(qū)動電路簡單。 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。改進(jìn) 型全橋移相控制的零電壓 PWM變換電路。與基本的全橋移相控制的零電壓 PwM變換電路相比，它在滯后臂上增加一個(gè)由電感 Lrx 和電容 C。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。 、負(fù)飽和值之間切換，磁心的損耗會很大，發(fā)熱嚴(yán)重砰 s1。 另外，飽和電感在實(shí)際應(yīng)用中不可能具有理想的飽和特性，這將會導(dǎo)致以下幾個(gè)后果 : ，從而增大變換器的導(dǎo)通損耗 。針對上述問題，常見的解決方法是在變壓器原邊串接一個(gè)飽和電感，擴(kuò)大變壓器的零電壓開關(guān)范圍。 ，需要增加散熱 器的體積 。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。其基本原理是 :交流輸入電壓經(jīng)電網(wǎng)濾波、整流濾波得到一定的直流電壓， 再通過高頻變換器將直流電壓變換成高頻交流電壓，最后經(jīng)過輸出整流濾波電路，將變換器輸出的高頻交流電壓整交流電網(wǎng)濾波電路 輸入整流濾波電路 高頻變換器 輸出整流濾波電路 控制電路 保護(hù)電路 市電 輸出直流 18 流濾波得到需要的高質(zhì)量、高品質(zhì)的直流電壓。高頻開關(guān)電源的原理框圖如圖 [ 10]。主回路有多種不同的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu) 。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。放電脈沖既然作為快速放電的極其重要的手段，理所當(dāng)然地存在一個(gè)量的最佳值。蓄電池組 E 通過開關(guān) K 閉合17 向交流電網(wǎng)逆變放電。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。 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。在大電流充電的初期，極化電壓就已嚴(yán)重存在，不及時(shí)予以處理，大電流充電在其初期就難于進(jìn)行。權(quán)衡這兩種方法，第二種方法更為合理科學(xué)。 ，是在充電全過程實(shí)施放電脈沖去極化。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。目前國內(nèi)外各種快速充電裝置無一例外地采取這一手段來達(dá)到充電快速的目的。 圖 智能充電的特性曲線 智能充電 的幾種控制方法 16 如前所述，智能充電是通過盡可能地延長蓄電池所固有的可接受初始電流的持續(xù)時(shí)間來實(shí)現(xiàn)的。 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。 智能充