【正文】 極C和發(fā)射極E。當(dāng)U 為正且大于開啟電壓UGE間時,IGBT導(dǎo)通。當(dāng)柵極與發(fā)射極間施加反向電壓或不加信號時,IGBT關(guān)斷。同樣,關(guān)斷時施加一定幅值的負(fù)驅(qū)動電壓(一般取5—15V)有利于減小關(guān)斷時間和關(guān)斷損耗。IGBT的驅(qū)動多采用專用的混合集成驅(qū)動器。本系統(tǒng)采用的EXB841是大容量高速型驅(qū)動器(最大40kHz運(yùn)行)。圖4為EXB841驅(qū)動電路圖。通常充電系統(tǒng)使用的是當(dāng)蓄電池達(dá)到一定的極化程度后,經(jīng)過附加的負(fù)載進(jìn)行放電,從而消除極化。該充電系統(tǒng)使用圖5所示的結(jié)構(gòu)框圖,蓄電池的放電通路由開關(guān)元件Q與濾波電感L所組成,稱為能量反饋電路。在負(fù)脈沖放電期間,能量反饋電路開始工作,它將電池的能量送到濾波電容六中去,從而實現(xiàn)了蓄電池在充電過程中適時的放電,即可消除電池的極化現(xiàn)象。圖5 能量反饋電路圖 主回路濾波與抗干擾電路的設(shè)計主回路濾波電路的設(shè)計整流濾波電路對減少電源中的噪聲干擾起到了非常大的作用。所有,在高頻開關(guān)電源中,怎樣降低與消除噪聲干擾是一個非常重要的部分。輸入濾波是指接在交流電網(wǎng)和開關(guān)電源之間的濾波設(shè)備,通常由低通濾波與共模扼流圈等元件組成,它主要作用是抑制開關(guān)電源其身對交流電網(wǎng)的反干擾同時也能抑制交流電網(wǎng)中的高頻干擾串入開關(guān)電源。另外,因為是工頻濾波,頻率較低,電容量和電感量應(yīng)用很大,所以還能起到抑制高頻干擾的作用。 該充電系統(tǒng)只設(shè)計了輸出濾波電路。并且,當(dāng)電網(wǎng)瞬間停電時,濾波電容器存儲的能量可以使開關(guān)電源直流輸出維持一定的時間。對電源輸出時的后級整流電路采用一個整流橋即可。傳統(tǒng)的UC3875/ 6/ 7/ 8相比,該IC具有控制、譯碼、保護(hù)和驅(qū)動等功能。大功率DC/DC變換器,傳統(tǒng)上一般采用相移控制的全橋拓?fù)浼夹g(shù)。UC3879是UC3875的改進(jìn)型,可通過UVSEL腳來選定欠壓鎖定電平,一般情況下,可預(yù)先確定兩個門限。限電平反映出兩個最常用的輔助電源產(chǎn)生模式: 自舉或離線。,最大驅(qū)動電流為100mA。COMP(引腳2): 誤差放大器輸出端。EA(引腳3): 誤差放大器反相輸入端；該端接電阻分壓器,對變換器的輸出電壓進(jìn)行檢測；該端與COMP(引腳2)之間接環(huán)路補(bǔ)償元件。,控制器的輸出端將停止輸出并保持為低電平。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。SS(引腳6): 軟啟動信號輸入端；該端和GND之間接軟啟動電容,用以設(shè)置軟啟動時間；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。萬一出現(xiàn)電流故障,如CS(引腳4),該端上的電壓將被下拉至地電位,。多只控制器并聯(lián)運(yùn)行時,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。Uc(引腳9):驅(qū)動輸出電路偏置電源輸入端；該端向驅(qū)動電路及其相關(guān)偏執(zhí)電路供電。Ui(引腳10):控制器偏置電源輸入端；該端主要向控制器內(nèi)部的邏輯電路和模擬電路供電；偏置電壓應(yīng)在12V以上；為了保證控制器可靠工作,只有在Ui上的電壓超過欠電壓鎖定上限闡值時,控制器才開始工作；該端與GND之間應(yīng)接低ESR和低ESL的旁路電容。CT(引腳14):振蕩器頻率設(shè)置端；線性占空比取值范圍的上限值由定時電阻RT決定；定時電容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。當(dāng)該端懸空一時,。當(dāng)多只控制器通過CLKSYNC相連時,將自動和振蕩頻率最高的控制器同步；另外,為提高該端驅(qū)動容性負(fù)載的能力,可以增加接地電阻。RAMP(引腳19):斜坡電壓信號輸入端；該端為PWM比較器的輸入端,將其與CT(引腳14)相連可實現(xiàn)電壓模式控制；要實現(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；由CT向該端輸入一定的斜坡電壓信號可實現(xiàn)斜率補(bǔ)償。 （3）基于UC3879的移相控制電路的設(shè)計UC3879的外圍電路設(shè)計圖如圖9所示。如前文介紹的,為更安全地利用IGBT,使用專門的驅(qū)動芯片EXB841驅(qū)動IGBT的方法。每個 EXB841需要二十V驅(qū)動電壓,由于全橋整流電路拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的原因,使得4個EXB841至少需要三個相互隔離的二十V電源。a. 開關(guān)頻率的設(shè)置RT腳與CT腳的設(shè)定決定開關(guān)頻率的大小。在該充電系統(tǒng)中想設(shè)計開關(guān)頻率為30kHZ的開關(guān)電源,取 C9=4700pF, R9=25K,則滿足f=30KHz。分別對A、B與C、D兩對開關(guān)器件進(jìn)行編程。,在UC3879中,；反相端和電源輸出端經(jīng)光禍隔離后的回饋輸出相連,兩者相比較,差值經(jīng)放大輸出,送到移相脈寬控制器,控制A、B和C、D之間的相位,最后調(diào)整波形占空比。,開關(guān)電源應(yīng)該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),但在實際工作中是難以預(yù)料的。,最大電流可達(dá)2A,還能直接驅(qū)動功率晶體管與場效應(yīng)管。 充電系統(tǒng)的控制回路原理與設(shè)計該充電系統(tǒng)的控制回路框圖如圖10所示。下面就詳細(xì)介紹這幾部分電路的原理及功能。電路原理圖如圖11所示。這些系統(tǒng)都要求實時控制、實時處理。2. 256字節(jié)寄存器中,24個字節(jié)屬于專用寄存器,其它的232字節(jié)都是通用寄存器。 模 擬 量 檢 測 電 路模擬量檢測電路是用在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、電池組充電電流與環(huán)境溫度等。充電電源到電池組之間有1個二極管,因此充電電源輸出電壓與電池組電壓并不會一直相等,而充電電源在為蓄電池充電的同時,還需要為一些經(jīng)常性負(fù)載供電,因此,充電電源輸出電流與電池組充電電流也并不會一直等。電流取樣放大電路，是把取樣后的電流以電壓形式送回到PWM比較器中去比較，從而決定輸出的占空比。當(dāng)檢測到電池端電壓已經(jīng)達(dá)到最大值時，確定充電已滿，調(diào)整PWM輸出占空比，充電器自動轉(zhuǎn)入浮充電狀態(tài)，并發(fā)出聲光報警。當(dāng)電池充滿電后，若繼續(xù)充電，所有的電能都將轉(zhuǎn)化為電池的熱能，在快速充電時這將使電池快速升溫，若不及時停止充電，會造成電池?fù)p壞。圖11 80C196KB單片機(jī)最小系統(tǒng)電路原理圖前三個鍵是用來進(jìn)行充電方式的手動改變；故障屏蔽鍵是用于屏蔽本次故障報警。另外,通過 ,使得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。但GZDW充電方式與常用充電方式的區(qū)別是,每隔3個月得重復(fù)一次從主充電、均充電至浮充電的全過程。 顯示電路顯示電路是由以下幾部分組成:充電電壓、充電電流數(shù)值顯示電路、充電方式指示電路、過電壓、過電流、交流電源失電等故障指示電路；充電方式指示電路與過電壓、過電流、,后由74LS06緩沖,驅(qū)動發(fā)光二極管進(jìn)行狀態(tài)與故障的指示；數(shù)值顯示一共有八個數(shù)碼管單元,組成了2組三位半數(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與數(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；地 址 譯 碼 器 74LS138的 1 、 2 、 3 腳 分 別 接 低 位 地 址 線 A 0 、 A 1 、 A 2 , 4 腳 接 C P U 的 寫 信 號 線 W R I T E , 5 腳 接 8 0 C 1 9 6 K B 單 片 機(jī) 最 小 系 統(tǒng) 中 D 4 的 1 1 腳 , 6 腳 接 高 電 平 ,111115為 譯 碼 器 輸 出 , 經(jīng) 反 相 器 7 4 L S 0 4 以 作 為 數(shù) 碼 管 顯 示 的 位 選 線 , 接 7 4 H C T 5 7 3 的 1 1 腳 ； 數(shù) 值 顯 示 采 用 靜 態(tài) 顯 示 , 先 將 數(shù) 據(jù) 線 用 2 片 741L245 緩 沖 , 再 分 別 驅(qū) 動 4 個 鎖 存 器 74HCF573, 74HCF573的 輸 出 經(jīng) 過 75492放 大 后 , 驅(qū) 動 大 尺 寸 共 陽 極 數(shù) 碼 管 LA235141； 根 據(jù) 上 述 接 法 , 八 個 數(shù) 碼 管 的 地 址 分 別 為8000H到8007H 。浮充電是恒壓充電,從而實現(xiàn)了電壓閉環(huán)；均充電是恒壓充電,電壓閉環(huán)。過流保護(hù)是非常重要的一部分,假如功率變換器逆變失敗,會使變換器橋臂短路,開關(guān)管會因為瞬間電流過大而燒毀。在變換器前直流側(cè)使用霍爾傳感器進(jìn)行檢測,如圖13所示。當(dāng)變換器橋臂因為逆變失敗造成短路的時候,瞬間變大的電流會在逆變橋輸入直流側(cè)表現(xiàn)出來,此時霍爾傳感器檢測輸出的電壓信號送入UC3879的過流保護(hù)腳（4腳）,如果過流保護(hù)腳（4腳）電壓超過5V,輸出脈沖馬上被封鎖,從而達(dá)到快速過流保護(hù)的目的。在驅(qū)動模塊EXB841的6腳接二極管,用于檢測IGBT集電極電位變化用來識別是否過流,如果過流就迅速關(guān)斷IGBT,此時EXB841的5腳會把過流信號經(jīng)光禍送到UC3879的4腳,封鎖移相控制脈沖的輸出,從而達(dá)到保護(hù)IGBT的目的。程序設(shè)計:每次開機(jī)時,移相控制角設(shè)置為0,再根據(jù)實際情況逐漸增大；每一次關(guān)機(jī)時,由程序控制將移相控制角設(shè)置為0再關(guān)機(jī)；這些措施能確保系統(tǒng)的軟啟動。在匯編語言中,用助記符（Memoni）代替機(jī)器指令的操作碼,用地址符號（Symbol）或標(biāo)號（Label）代替指令或操作數(shù)的地址,如此就增強(qiáng)了程序的可讀性和編寫難度,象這樣符號化的程序設(shè)計語言就是匯編語言,因此亦稱為符號語言。匯編程序?qū)⒎柣牟僮鞔a組裝成處理器可以識別的機(jī)器指令,這個組裝的過程稱為組合或者匯編。該系統(tǒng)采用模塊化、結(jié)構(gòu)化的設(shè)計方法,軟件程序主要包括主程序、中斷子程序、去極化子程序等。開始后進(jìn)行系統(tǒng)初始化、并允許實時時鐘中斷、通用定時器1中斷,再開通總中斷。然后采集交流三相輸入電流、整流濾波后的直流電壓與直流電流以及IGBT與高頻變壓器的溫度,和設(shè)定值進(jìn)行比較,如果發(fā)現(xiàn)充電系統(tǒng)出現(xiàn)異?，F(xiàn)象,就調(diào)用充電系統(tǒng)保護(hù)程序,進(jìn)行相應(yīng)的緊急處理,從而保護(hù)充電裝置。 最 后 采 集 蓄 電 池 的 端 電 壓 、 溫 度 等 參 數(shù) , 與 工 藝 參 數(shù) 進(jìn) 行 比 較 , 判 斷 充 電 是 否 結(jié) 束 , 若 未 結(jié) 束 , 則 循 環(huán) 執(zhí) 行 , 否 則 切 斷 主 電 路 。 圖15 中斷服務(wù)程序圖 去極化子程序在 去 極 化 時 , 主 電 路 中 所 構(gòu) 成 的 逆 變 橋 的 四 個 開 關(guān) 全 部 都 關(guān) 閉 ,DC/AC全 橋 變 換 電 路 停 止 工 作 , 能 量 回 饋 電 路 則 開 始 工 作 , 通 過 控 制 開 關(guān) 元 件 Q 的 通 斷 , 可 以 實 現(xiàn) 蓄 電 池 的 停 充 和 反 方 向 放 電 去 極 化 。再 通 過 采 集 到 的 參 數(shù) 與 電 池 的 參 數(shù) 進(jìn) 行 比 較 , 計 算 電 池 停 充 和 負(fù) 脈 沖 放 電 的 時 間 , 計 算 所 得 到 的 值 量 化 后 再 裝 入 通 用 定 時 器 2 相 應(yīng) 的 寄 存 器 中 , 然 后 啟 動 通 用 定 時 器 2 , 通 過 通 用 定 時 器 2 比 較 輸 出 的 PWM 控 制 Q 的 通 斷 , 控 制 蓄 電 池 去 極 化 放 電 。其 程 序 框 圖 如圖15所示圖16 去極化程序圖總 結(jié)通過這段時間的設(shè)計,我得出了以下一些結(jié)論:我對鉛酸蓄電池的充電方法進(jìn)行了認(rèn)真的分析和探討,在對常規(guī)充電方法和目前階段流行的充電方法進(jìn)行了比較和選擇的基礎(chǔ)上,提出了采用恒壓限流充電和脈沖充電相結(jié)合的充電方法。蓄電池智能充電系統(tǒng)的創(chuàng)新之處: 采用恒壓限流充電與脈沖充電相結(jié)合的充電方法,提高充電速度。采用80C196KB單片機(jī)進(jìn)行控制,操作簡單,易于維護(hù)。用老師的一句話概括就是這次畢業(yè)設(shè)計相當(dāng)如是把以前的小課程設(shè)計綜合在一起的過程,只要把握住每個小課設(shè)的精華、環(huán)環(huán)緊扣、增強(qiáng)邏輯,那么這次的任務(wù)也就不難了。雖說老師說的話讓此次的畢業(yè)設(shè)計看起來不是那么的可怕,但是當(dāng)我真的開始著手時,還的確是困難重重。 非常感謝雷軍老師在我大學(xué)的最后學(xué)習(xí)階段—畢業(yè)設(shè)計階段給自己的指導(dǎo),從最初的開題報告,到資料收集,到論文設(shè)計、修改,到論文定稿,他給與我耐心的指導(dǎo)與無私的幫助。感謝湖南工學(xué)院,感謝我的那些同學(xué)、室友、球友,我會永遠(yuǎn)記住你們。附錄一 移相控制電路的設(shè)計圖附錄二 系統(tǒng)電路的設(shè)計