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铅酸蓄电池快速充电器的设计

作　者: 戚艳
导　师: 贾贵玺
学　校: 天津大学
专　业: 电力电子与电力传动
关键词: 铅酸蓄电池 快速充电 功率因数校正 Fuzzy-PI混合控制 MC56F8013
分类号: TM910.6
类　型: 硕士论文
年　份: 2009年
下　载: 271次
引　用: 5次
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内容摘要


本文分析了铅酸蓄电池的特性以及国内外充电技术的发展现状,指出提高铅酸蓄电池充电速度的关键是消除充电过程中电池的极化现象,在目前已有充电方式的基础上采用了脉冲充电与变电压充电相结合的脉冲式变电压充电方式,使充电曲线最大程度的模拟麦斯最佳充电曲线,尽可能的提高电池充电速度。本文设计的快速充电系统在充电前期采用脉冲式变压快速充电方式,充电后期采用恒定小电流补足充电,达到快速充电的目的。考虑到铅酸蓄电池充电是一个复杂的电化学反应过程,充电控制系统是一个非线性的、时变的、有干扰的控制系统,所以本系统引入模糊控制,在控制方法上采用Fuzzy-PI混合控制方式,将模糊控制和PI控制的优点结合起来,力求达到最优控制效果。铅酸蓄电池快速充电系统成功的实现了数字化控制,以MC56F8013作为控制系统的核心处理单元,实现数据采集、模糊算法、脉冲驱动以及人机接口的功能,采用高频开关电源实现充电电源,组建了充电系统的硬件平台。同时,为了减小对电网的污染,提高系统效率,本充电装置具有功率因数校正功能。在理论分析的基础上,应用Simulink仿真软件对充电控制系统进行了建模仿真,仿真结果表明,基于Fuzzy-PI混合控制的充电控制系统具有良好的动态性能,控制效果理想。同时,对功率因数校正电路和开关电源电路进行了实验调试,实验结果表明,系统的功率因数大大提高,并且可以得到相对稳定的直流电压输出,具有良好的实际应用前景。

全文目录


摘要  3-4
ABSTRACT  4-8
第一章 绪论  8-16
  1.1 选题目的、背景和意义  8-9
  1.2 铅酸蓄电池充电技术及模糊控制的国内外发展状况  9-11
    1.2.1 充电技术的发展状况  9
    1.2.2 模糊控制的发展状况  9-11
  1.3 铅酸蓄电池的微观充电特性  11-15
    1.3.1 蓄电池充电过程中的化学反应  11-12
    1.3.2 铅酸蓄电池的基本概念  12-13
    1.3.3 阀控密封铅酸蓄电池的充电技术要求  13-14
    1.3.4 蓄电池充电过程中的极化现象  14-15
  1.4 本课题主要研究任务  15
  1.5 本章小结  15-16
第二章 铅酸蓄电池的快速充电理论  16-25
  2.1 铅酸蓄电池传统的充电方法  16-18
  2.2 铅酸蓄电池快速充电原理  18-19
  2.3 几种蓄电池的快速充电方法  19-21
  2.4 充电控制技术  21-22
  2.5 本充电装置的设计方案  22-24
    2.5.1 系统的技术指标及基本功能  22
    2.5.2 充电方法及控制技术的选择  22-23
    2.5.3 充电系统整体结构  23-24
    2.5.4 充电方法的控制与实现  24
  2.6 本章小结  24-25
第三章 充电装置的硬件电路设计  25-43
  3.1 功率因数校正电路  26-28
  3.2 高频开关电源的设计  28-34
    3.2.1 反激式变换器工作原理  29-31
    3.2.2 开关电源工作原理  31-32
    3.2.3 变压器的设计  32-34
  3.3 数字控制系统的设计  34-42
    3.3.1 控制器的选择及总体结构  34-37
    3.3.2 电压采样电路设计  37-38
    3.3.3 电流采样电路设计  38
    3.3.4 温度采样电路  38-39
    3.3.5 斩波电路  39-40
    3.3.6 脉冲驱动电路  40-42
  3.4 本章小结  42-43
第四章 基于Fuzzy-PI算法的模糊控制器设计  43-52
  4.1 模糊控制理论  43-46
    4.1.1 模糊控制原理  43-44
    4.1.2 模糊控制器的设计步骤  44-46
  4.2 Fuzzy-PI混合控制算法  46-51
    4.2.1 PI控制器的设计  47-48
    4.2.2 模糊控制器的设计  48-51
  4.3 本章小结  51-52
第五章 充电装置的软件设计  52-57
  5.1 主程序工作流程  52-54
  5.2 实时时钟中断程序设计  54-55
  5.3 PWM控制策略的实现  55-56
  5.4 本章小结  56-57
第六章 系统仿真与实验  57-64
  6.1 MATLAB简介  57
  6.2 充电控制系统仿真模型  57-61
  6.3 功率因数校正及开关电源实验结果  61-63
    6.3.1 功率因数校正电路实验分析  61-63
    6.3.2 开关电源实验结果  63
  6.4 本章小结  63-64
结束语  64-66
参考文献  66-69
发表论文和参加科研情况说明  69-70
致谢  70

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中图分类: > 工业技术 > 电工技术 > 独立电源技术（直接发电） > 一般性问题 > 充电方式、充电设备
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