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单体电池化成设备的研究

作　者: 赵英杰
导　师: 张维戈
学　校: 北京交通大学
专　业: 电力电子与电力传动
关键词: PWM整流器 双向DC/DC变换器 单周期控制 数字PI
分类号: TM912
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
下　载: 38次
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内容摘要


传统的电池化成设备在化成过程中由于放电时使用电阻作为负载,会造成大量的能源浪费,本文提出了一种高效的单体电池化成设备的设计,可将这部分能量回馈电网,节约能源。单体电池化成设备有三级结构,分别是第一级的工频隔离变压器,中间级的PWM整流器和后级的双向直流变换器。市电接入后,首先经过工频变压器,然后通过MOS管构成的后两级接到电池端。本文结合低压大电流的特点,主要对后两级单相PWM整流器和桥式双向DC/DC变换器进行了研究设计。文章首先对现有的PWM整流器技术进行了分析和比较,确定了控制方案,分析了其工作原理和特点,对PWM整流器在硬件上进行了设计,并确定完成了PWM整流器的软件实现方案；其次,对常用的双向DC/DC变换器进行了分析,确定了适用于本设计的电路拓扑,并分析了其工作原理和特点,确定并完成了其硬件上的设计和软件上的方案；最后,制作了实验样机并进行了相关实验,实验结果表明了电路拓扑结构和控制方案的可行性,也说明了参数选取的正确性。

全文目录


致谢  5-6
中文摘要  6-7
ABSTRACT  7-11
1 引言  11-15
  1.1 研究背景和意义  11-12
  1.2 国内外发展现状  12
  1.3 技术指标和整体设计  12-14
  1.4 论文主要工作  14-15
2 单相PWM整流器分析与设计  15-42
  2.1 PWM基本原理  15-16
  2.2 PWM整流器控制策略  16-23
    2.2.1 常见的控制方法  16-17
    2.2.2 数字控制技术  17-18
    2.2.3 控制算法分析  18-22
    2.2.4 电流控制策略比较  22-23
  2.3 主电路结构  23-24
  2.4 电路工作模式分析  24-27
    2.4.1 单极性调制  24-25
    2.4.2 双极性调制  25-26
    2.4.3 两种调制方式比较  26-27
  2.5 数据的采集与死区时间设置  27-28
  2.6 硬件电路设计  28-34
    2.6.1 交流侧电感设计  28-29
    2.6.2 母线电容选择  29-30
    2.6.3 功率开关管选择与其驱动设计  30-31
    2.6.4 采样电路设计  31-34
  2.7 软件设计  34-41
    2.7.1 软件架构  34-36
    2.7.2 程序相关说明  36-37
    2.7.3 主程序  37-38
    2.7.4 故障中断程序  38-39
    2.7.5 核心算法程序  39-41
  2.8 小结  41-42
3 桥式DC/DC变换器的分析与设计  42-62
  3.1 双向DC/DC变换器分析  42-46
    3.1.1 双管双向DC/DC变换器分析  42-45
    3.1.2 桥式双向DC/DC变换器分析  45-46
  3.2 充电方式研究  46-51
    3.2.1 常见充电方式  46-48
    3.2.2 本设计的充放电方式  48-49
    3.2.3 PI控制  49-51
  3.3 硬件电路设计  51-54
    3.3.1 直流侧输出电感设计  51-53
    3.3.2 直流侧输出电容选择  53
    3.3.3 开关管的选择与驱动电路设计  53
    3.3.4 预充电电路设计  53-54
  3.4 采样电路设计  54-56
    3.4.1 电池电压采样与调理电路  54-55
    3.4.2 输出电流采样与调理电路  55-56
  3.5 软件设计  56-60
    3.5.1 程序框架  57-58
    3.5.2 控制输出程序  58-59
    3.5.3 人机交互设计  59-60
  3.6 小结  60-62
4 实验结果与分析  62-72
  4.1 实验平台  62-64
  4.2 实验结果  64-71
    4.2.1 充电实验  64-67
    4.2.2 放电实验  67-71
  4.3 小结  71-72
5 结论  72-73
  5.1 总结  72
  5.2 今后的工作  72-73
参考文献  73-75
作者简历  75-77
学位论文数据集  77

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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） > 蓄电池
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