基于智能控制技术的铅酸蓄电池充电设备的研究

摘要

蓄电池的智能充电技术是蓄电池行业广泛关注的课题，是影响充电质量及电池寿命的关键因素之一，相关技术的研究具有很高的实用价值。本文针对铅酸蓄电池的大容量智能充电技术开展研究工作，主要包括蓄电池充电方法比较选择，充电过程控制算法的研究以及充电装置的设计。 论文在对蓄电池快速充电原理和各种充电方法比较研究的基础上，提出了具有正负零脉冲的三阶段恒流快速充电的方案，理论分析和实验数据证明，这种充电方法能够大大缩短充电时间，提高充电效率。 在充电电源的设计中，采用了高频开关电源技术，主电路由三相整流电路、移相控制ZVS PWM DC/DC全桥变换电路和放电去极化电路组成。功率开关管选用IGBT，驱动电路选用EXB841模块；控制环节则以AT89C52单片机及移相谐振全桥软开关控制器UC3875为核心。这种电源结构，能够有效地提高系统的工作频率，减小开关损耗。 蓄电池充电控制技术是智能充电装置的核心技术，本文采用了电池电压控制、定时控制和电池温度控制的综合控制法。根据铅酸蓄电池所固有的特点，应用模糊自适应控制理论，设计了模糊自适应PID控制器，达到了通过先进算法控制充电装置输出的目的，实现了蓄电池的智能化恒流充电和恒压充电。

目录

文摘

英文文摘

声明

1 绪 论

1.1研究背景

1.2现阶段电池充电管理状况

1.2.1充电技术的发展状况

1.2.2充电电源的发展状况

1.2.3大容量智能充电系统的发展状况

1.3课题主要工作内容

2充电装置的方案设计

2.1蓄电池快速充电的基本原理

2.1.1蓄电池的工作原理

2.1.2蓄电池可接受的充电电流曲线

2.1.3快速充电的基本原理和策略

2.2蓄电池充电方法及相关控制技术

2.2.1现有充电方法综述与分析

2.2.2蓄电池充电的控制技术

2.3系统的总体设计方案

2.3.1装置的基本功能及技术要求

2.3.2充电装置的总体方案

2.3.3系统充电方法和控制技术的选择

3充电装置的主电路设计

3.1开关电源原理

3.2充电装置的主电路结构

3.3 DC/DC全桥变换器设计

3.3.1开关电源拓扑结构的选择

3.3.2移相控制ZVS PWM全桥变换器的工作原理

3.3.3零电压开关条件及实现

3.3.4占空比丢失分析

3.4三相全桥整流电路设计

3.5主电路中滤波电路的设计

3.5.1工频滤波电路的设计

3.5.2输出滤波电路的设计

3.6高频变压器的设计

3.7隔直电容的选择

3.8放电去极化电路的设计

3.9功率开关元件的设计

3.9.1功率开关元件的选择

3.9.2 IGBT的工作原理和静态特性

3.9.3 IGBT的驱动电路设计

4充电装置控制检测系统的设计

4.1控制系统原理

4.2 AT89C52单片机简介

4.3移相控制电路及保护电路的设计

4.3.1 UC3875芯片简介

4.3.2移相脉宽控制电路的设计

4.4信息采集检测系统的设计

4.4.1电压采样电路设计

4.4.2电流采样电路设计

4.4.3温度的检测

4.5 A/D及D/A转换电路的设计

4.5.1 A/D转换电路

4.5.2 D/A转换电路

4.6液晶显示电路的设计

4.6.1 DCM-12864的引脚及功能

4.6.2 DCM-12864的指令描述

4.6.3 DCM-12864与单片机的接口设计

4.7看门狗电路

4.8 RS232通讯电路

4.9辅助电源的设计

5基于模糊控制的快速充电装置设计

5.1模糊控制概况

5.1.1模糊控制理论的概念

5.1.2模糊控制系统介绍

5.1.3模糊控制理论中的几个重要概念

5.2充电装置控制对象模型建立

5.3控制方法的选择

5.4控制器原理

5.4.1曼达尼模糊控制器的基本组成

5.4.2模糊自适应PID控制器原理

5.5量化因子、比例因子的确定

5.6模糊自适应控制器Matlab设计

5.6.1模糊自适应控制器推理系统的初步建立

5.6.2模糊自适应控制器推理系统的细化设计

5.6.3模糊控制查询表计算

6系统的软件设计和实验结果分析

6.1系统的软件设计

6.1.1主程序设计

6.1.2中断服务程序设计

6.1.3去极化程序设计

6.1.4 F-PID控制程序设计

6.1.5液晶显示子程序的设计

6.2实验结果分析

结论

致谢

参考文献