大功率全數(shù)字化開關(guān)充電機的研究與實現(xiàn).pdf

1、鉛酸蓄電池具有可循環(huán)再充電的特性，并具有成本低廉、使用安全、無污染等優(yōu)點，在目前的工礦企業(yè)、交通運輸?shù)刃袠I(yè)中的需求正日益擴大，功率等級越來越大。但是傳統(tǒng)晶閘管相控整流的鉛酸蓄電池充電技術(shù)具有充電時間長、鉛酸蓄電池壽命低等多種缺陷，遠不能適應(yīng)現(xiàn)代生產(chǎn)和生活的需要，為此需要采用現(xiàn)代電力電子變換技術(shù)和控制技術(shù)，設(shè)計功能齊全和性能良好的充電機，適應(yīng)節(jié)能與環(huán)保的時代主題。鑒于此，開展了以下針對煤礦蓄電池牽引運輸工具為應(yīng)用對象的充電機技術(shù)的研究工作

2、：對鉛酸蓄電池的應(yīng)用前景、充電機的發(fā)展現(xiàn)狀與不足進行了詳細的總結(jié)和分析，確立采用PWM變換器技術(shù)、具有全數(shù)字化、在線監(jiān)測功能的新型開關(guān)模式大功率充電機的研究目標(biāo)；開關(guān)充電機的理論分析。分析了中間高頻鏈路的DC-DC變換器的工作原理，采用PID控制理論來穩(wěn)定直流電壓，設(shè)計了有關(guān)PWM控制策略，并進行了基于MATLAB/SIMULINK的仿真分析；開關(guān)充電機的硬件設(shè)計。包括功率電路、控制電路以及人機界面與串行通訊電路在內(nèi)的系統(tǒng)設(shè)計，功率電路

3、主要包括整流電路、高頻變壓器、輸出濾波電抗器等，控制電路主要包括PWM發(fā)生電路、IGBT驅(qū)動電路、I~2C總線電路等，在考慮成本、EMC、效率等因素后完成了相關(guān)的原理圖繪制和PCB繪制等工作；開關(guān)充電機的軟件設(shè)計。包括軟件設(shè)計的目標(biāo)和程序結(jié)構(gòu)的安排，主要功能模塊包括增量式PID控制子程序、Modbus通訊的子程序、數(shù)據(jù)采集及處理子程序、充電工藝控制子程序、人機交互子程序、故障處理子程序等，采用C語言和匯編語言混合編程的方法完成了整個程序

4、的編制和調(diào)試等工作；開關(guān)充電機的系統(tǒng)調(diào)試。在硬件電路完成設(shè)計的各個階段，逐漸編制相應(yīng)的控制程序，并進行調(diào)試，并完成整個程序的編制和調(diào)試。系統(tǒng)調(diào)試中遇到了很多問題，如鍵盤消除抖動問題、PID控制參數(shù)匹配問題等，最終完成了30kW全數(shù)字化具有在線監(jiān)測功能的新型開關(guān)模式大功率充電器樣機，并在有關(guān)煤礦進行了實測和運行，效果良好，達到設(shè)計的目的；開關(guān)充電機的輸入功率因數(shù)改善設(shè)計。鑒于開關(guān)充電機的功率較大，在分析現(xiàn)有三相變換器功率因數(shù)校正的各種方法