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阀控式免维护铅酸蓄电池脉冲充电技术及其智能管理

作　者: 丁昂
导　师: 钱照明
学　校: 浙江大学
专　业: 电力电子与电力传动
关键词: 智能管理 充电技术 脉冲 阀控式密封 蓄电池组 充电方法 存储部件 电源系统 寿命缩短 免维护
分类号: TM912.1
类　型: 硕士论文
年　份: 2006年
下　载: 756次
引　用: 12次
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内容摘要


随着通信、电力以及商业的飞速发展,电源系统的可靠性,直接关系到这些行业的能否稳定、安全的运行。蓄电池组作为一种重要的能源存储部件,已经受到工程界日益广泛的使用。目前,阀控式密封免维护铅酸蓄电池由于它的免维护特性使得无人或少人值守成为可能。但由于该电池本身的缺陷,使得它在实用中仍然存在很多问题。因此,蓄电池组的管理也成为设备系统管理中一个重要组成部分。 论文总结了阀控式密封免维护铅酸蓄电池在实际使用过程中可能出现的问题,归纳出使蓄电池寿命缩短、导致蓄电池失效的主要原因。同时,对于现有蓄电池各种充电方法进行了比较,并着重讨论了脉冲充电方法对蓄电池的影响,给出了脉冲充电参数的优化设计方法,提出了变脉宽的脉冲充电策略。 在上述理论分析的基础上,还提出了一个基于脉冲充电的48V铅酸蓄电池组智能管理系统方案,详细介绍了系统的软硬件设计过程。最后,本论文对蓄电池管理系统的改进和应用作了展望。

全文目录


第一章 绪论  6-16
  第一节 铅酸蓄电池的结构、原理和发展  6-9
    1.1.1 铅酸蓄电池的电化学过程  7-8
    1.1.2 铅酸蓄电池和其他化学电池的比较  8-9
  第二节 蓄电池智能管理系统概述  9-13
    1.2.1 蓄电池失效机制分析  10-11
    1.2.2 现有一些蓄电池管理系统的构成  11-13
  第三节 本论文研究的主要内容  13-16
第二章 铅酸蓄电池充电技术  16-42
  第一节 铅酸蓄电池充电控制方法  16-21
    2.1.1 恒压充电  16
    2.1.2 恒流充电  16-17
    2.1.3 两阶段充电  17
    2.1.4 三阶段充电  17-19
    2.1.5 脉冲充电  19
    2.1.6 充电模式对蓄电池容量、循环寿命以及充电速率的影响  19-21
  第二节 脉冲充电和蓄电池修复  21-31
    2.2.1 麦斯理论和蓄电池可接受充电电流曲线  21-25
    2.2.2 蓄电池充电过程中的极化现象  25-27
    2.2.3 脉冲充电对蓄电池的影响  27-31
  第三节 脉冲充电参数的优化设计  31-42
    2.3.1 实验方法  33-34
    2.3.2 电化学方法  34-35
    2.3.3 基于麦斯曲线和麦斯定律的数学方法  35-39
    2.3.4 基于麦斯曲线和麦斯定律的数学方法设计步骤  39-42
第三章 蓄电池管理系统硬件设计  42-68
  第一节 基本概念设计  42-44
    3.1.1 设计指标  42-43
    3.1.2 系统设计  43-44
  第二节 正负脉冲发生电路  44-49
    3.2.1 双向DC-DC变流器拓扑筛选  45-48
    3.2.2 实际采用的双向DC-DC变流器拓扑  48-49
  第三节 主充电电路的设计  49-63
    3.3.1 半桥主电路设计  49-53
    3.3.2 双向Buck/Boost主电路设计  53-54
    3.3.3 变流器控制环补偿网络的设计  54-61
    3.3.4 母线大电容对控制环设计的影响  61-62
    3.3.5 实验结果  62-63
  第四节 MCU控制电路及其外围电路的设计  63-65
  第五节 散热与机械结构设计  65-68
第四章 蓄电池管理系统中的智能管理  68-82
  第一节 铅酸蓄电池的数学模型  68-73
    4.1.1 电池结构建模  68-69
    4.1.2 电池外特性建模  69-73
  第二节 蓄电池状态在线监控技术  73-78
    4.2.1 电池状态检测  73-77
    4.2.2 脉冲充电中的状态检测  77-78
    4.2.3 温度管理  78
  第三节 蓄电池智能管理系统的软件设计  78-82
    4.3.1 蓄电池的多状态管理  78-79
    4.3.2 上位机监控程序和界面  79-80
    4.3.3 通讯接口程序  80-82
第五章 结论与展望  82-84
附录1 基于麦斯曲线和麦斯定律的脉冲充电参数优化设计  84-86
参考文献  86-92
论文发表情况  92-94
致谢  94

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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 > 酸性蓄电池
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