大功率智能型充电机的研究与应用
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摘要
本论文通过对蓄电池的充、放电特性的分析以及对以往充电机硬件和控制算法两个方面的改善，设计了一种不仅能对蓄电池进行恒压限流充电，还可以进行智能充电，同时具有过压、过流、过热保护、自恢复功能和并联自动均流的大功率充电机。本充电机的硬件构成以80C196KC为控制器的CPU，集成芯片TC787为同步脉冲产生器，晶闸管为功率变换器。通过对无源滤波和有源滤波特点的分析，本充电机采用了无源滤波技术。控制器的控制算法采用了模糊PID技术，通过MATLAB仿真得出单片机运行所需要的参考参数，再通过自动变流法对蓄电池进行智能充电。本充电机还在硬件和软件两个方面对整个系统的抗干扰性进行了优化，使得系统具有很好的抗干扰性。
By analyzing the charging&discharging characteristics of accumulators, and by improving the hardware and control algorithm of the former chargers, this dissertation designes a high-power charger. The charger can not only charge accumulators with constant voltage and limited current, but also charge them intelligently. Meanwhile, it is characteristic of over-voltage, over-current and overheat protection, self-recovery and automatic current-averaged in parallel. 80C196KC, integrated chip TC787 and transistors are used to be as controller's CPU, synchronizing pulse generator and power converters. The passive filtering technology is used after analyzing the features of passive filtering and active filtering. Fuzzy PID control algorithm is applied to its controller, the reference parameters that MCU needs during operation are gotten by MATLAB simulation, then automatic current-transformation method is adopted to intelligently charge accumulators. Both hardware and software of the whole system have been optimized to make the system have excellent interference-immunity.
By analyzing the charging&discharging characteristics of accumulators, and by improving the hardware and control algorithm of the former chargers, this dissertation designes a high-power charger. The charger can not only charge accumulators with constant voltage and limited current, but also charge them intelligently. Meanwhile, it is characteristic of over-voltage, over-current and overheat protection, self-recovery and automatic current-averaged in parallel. 80C196KC, integrated chip TC787 and transistors are used to be as controller's CPU, synchronizing pulse generator and power converters. The passive filtering technology is used after analyzing the features of passive filtering and active filtering. Fuzzy PID control algorithm is applied to its controller, the reference parameters that MCU needs during operation are gotten by MATLAB simulation, then automatic current-transformation method is adopted to intelligently charge accumulators. Both hardware and software of the whole system have been optimized to make the system have excellent interference-immunity.
引文
[1] 熊鲜明，对VRLA蓄电池的认识，电池，2002年2月
[2] 朱松然，蓄电池手册，天津，天津大学出版社，1998年7月
[3] 周佳娜，铅酸蓄电池充放电原理及其现场应用，电力建设，2003年4月
[4] 林浩扬，蓄电池阻抗分析，青海电力，2003年第1期
[5] 张浩，浅谈高次谐波的抑制，有色冶金设计与研究，1998年6月
[6] 李燕青，陈志业，李鹏，谢红玲，电力系统谐波抑制技术，华北电力大学学报，2001．10
[7] 叶黎明，肖建华，电力系统无功补偿及谐波抑制智能系统，东北电力技术，2002年第6期
[8] 耿大勇，王凤翔，移相电抗器对变流器供电系统的谐波抑制研究，变压器，2003年1月
[9] 吴坚，张茂青，胡庆何，秦强，陈德炯，基于专用芯片TC787的三相六脉冲晶闸管触发板的研制，电子技术应用，Vol．29 No．5 2003
[10] 吴建林，郝国法，TC787集成电路在变流装置中的应用，武汉冶金科技大学学报，1998．6
[11] 倪云龙，电源的并联均流方案讨论，雷达与对抗，1997年第2期
[12] 刘岩，常佶，卢宁芳，自动均流原理在集散控制的电源系统中的应用，现代电子技术，2001年第9期
[13] 王维玉，大容量整流装置的均流改进措施，世界采矿快报，2000年11月
[14] 陈丽兰，模糊PID调节器的控制策略研究，煤矿自动化，2001年第2期
[15] 郑雪梅，模糊PID控制器结构，大庆石油学院学报，2000年9月
[16] 何新军，基于8098单片机的模糊PID控制系统，长河大学学报，2002年6月
[17] 张柏生，有源逆变器的分析，苏州大学学报工学版，2002年2月
[18] 王耀德，晶闸管有源逆变器的停电保护方法，南京师范大学学报，Vol．2 No．1 2002
[19] 律德长，CAN总线控制器SJA1000的原理及应用，电测与仪表，2002年第4期
[20] 黄天戌，一种基于CAN总线的数据采集系统，测控技术，2003年第3期
[21] 张艳莉，大功率蓄电池智能充电机控制器的研制，华北电力技术，No．5 2001年
[22] 张华敏，绿色环保直流充电机，继电器，2002年9月
[23] 何立民，I2C总线应用系统设计，北京：北京航空航天大学出版社，1995年2月
[24] 彭家银，一种单片机控制的三相全控桥可控硅整流器的触发电路，电子技术，2002年第1期
[25] 张艳莉 费万民，大功率电池智能充电机控制器的研制，华北电力技术，2001年第5期
[26] 冯义，一种智能充电系统的初步研究，北京：中国农业大学硕士论文，2000年三月
[27] 樊俊峰，新型分布式直流电源系统，河海大学硕士论文，2003年3月
[28] 吴健，从电池和充电说开去，电子产品世界，1995年6月
[29] 郑裕，密封免维护铅酸蓄电池在变电站中的应用，福建电力与电工，1999年3月
[30] 顾学群，宋建娟，智能型铅酸蓄电池充电器的设计，南京职业大学学报，2003年6月
[31] 金以慧，过程控制，清华大学出版社，北京，1993
[32] 黄俊、王兆安，电力电子变流技术，机械工业出版社，北京，1993．9
[33] 郭丽芳，智能充电装置及其控制技术，河海大学硕士论文，2003年3月
[34] 薛定宇，陈阳泉，基于MATLAB／Simulink的系统仿真技术与应用，清华大学出版社，2002年4月
[35] 高文焕，汪惠，模拟电路的计算机分析与设计，清华大学出版社，1999年1月
[36] 叶慧贞、杨兴洲，新颖开关电源，国防工业出版社，北京，1999
[37] 于海生，潘松峰、于培仁、吴贺容，微型计算机控制技术，北京，清华大学出版社，1999
[38] 谢剑英，微型计算机控制技术，国防工业出版社，北京，1991
[39] 赖寿宏，微型计算机控制技术，机械工业出版社，北京，2000年5月
[40] 邱关源，电路，高等教育出版社，北京，1999年6月
[41] 林渭勋，现代电力电子电路，浙江大学出版社，2002年7月
[42] 周鹗，电机学，中国电力出版社，1995年
[43] 廖焕霖，Protel 99电路板设计者必读，冶金工业出版社，2000
[44] 李爱文，朱洁，UC3907与开关电源并联运行的自动均流，通信电源技术，1998．3
[45] 路业生，张艳杰，电源并联均流技术，通信电源技术，2000．2
[46] 陆鸣、场恒、邱野龙，自动均流技术及负载均流集成电路控制器UC3907，电子技术，1996．10
[47] 刘岩、常信、卢宁芳，自动均流原理在集散控制的电源系统中的应用，现代电子技术，2001．9
[48] 杨艳萍，智能化大功率通信模块电源及监控系统，西北工业大学硕士学位论文，2000
[49] 钱卫忠、万德钧，基于高性能单片机的数据采集系统的设计及实现，数据采集与处理，2000．2
[50] 陈达明，阀控式密封铅酸蓄电池的应用和维护，北极星，2001
[51] 孙涵芳，Intel 16位单片机，北京航空航天大学出版社，北京，1994．4
[52] 李华等，MCS-51系统单片机实用接口技术，北京航空航天大学出版社，北京，1993．8
[53] MAX485 datasheet, Rev1.0 Maxim Integrated Products, INC
[54] DALLAS Semiconductor Handbook of DS1232
[55] YICILIANG and TIKING, Design of battery charging system with fuzzy logic controller, int.J.E Lectron(U.K), Vol.75.No1
[56] Bose B K, Power Electronies—A Technology Review, Proceedings of The IEEE, 1992, 80(8): 1303～1334
[57] Weiberg A H, Ghislanzoni L, A novel zero voltage and zero current power switching technique, IEEE, Transactions on Power Electronics, 1992,7(4): 655～665
[58] Roux J A, Theron P C, A Series Resonant Converter for Arc Striking Application, PESC 95'Proceedings, 1995,2:723～728
[59] 马世宏，周志雄，熊建新，一种基于PC机和80C196的智能充电机集群控制系统，机车电传动，2000年第6期
[2] 朱松然，蓄电池手册，天津，天津大学出版社，1998年7月
[3] 周佳娜，铅酸蓄电池充放电原理及其现场应用，电力建设，2003年4月
[4] 林浩扬，蓄电池阻抗分析，青海电力，2003年第1期
[5] 张浩，浅谈高次谐波的抑制，有色冶金设计与研究，1998年6月
[6] 李燕青，陈志业，李鹏，谢红玲，电力系统谐波抑制技术，华北电力大学学报，2001．10
[7] 叶黎明，肖建华，电力系统无功补偿及谐波抑制智能系统，东北电力技术，2002年第6期
[8] 耿大勇，王凤翔，移相电抗器对变流器供电系统的谐波抑制研究，变压器，2003年1月
[9] 吴坚，张茂青，胡庆何，秦强，陈德炯，基于专用芯片TC787的三相六脉冲晶闸管触发板的研制，电子技术应用，Vol．29 No．5 2003
[10] 吴建林，郝国法，TC787集成电路在变流装置中的应用，武汉冶金科技大学学报，1998．6
[11] 倪云龙，电源的并联均流方案讨论，雷达与对抗，1997年第2期
[12] 刘岩，常佶，卢宁芳，自动均流原理在集散控制的电源系统中的应用，现代电子技术，2001年第9期
[13] 王维玉，大容量整流装置的均流改进措施，世界采矿快报，2000年11月
[14] 陈丽兰，模糊PID调节器的控制策略研究，煤矿自动化，2001年第2期
[15] 郑雪梅，模糊PID控制器结构，大庆石油学院学报，2000年9月
[16] 何新军，基于8098单片机的模糊PID控制系统，长河大学学报，2002年6月
[17] 张柏生，有源逆变器的分析，苏州大学学报工学版，2002年2月
[18] 王耀德，晶闸管有源逆变器的停电保护方法，南京师范大学学报，Vol．2 No．1 2002
[19] 律德长，CAN总线控制器SJA1000的原理及应用，电测与仪表，2002年第4期
[20] 黄天戌，一种基于CAN总线的数据采集系统，测控技术，2003年第3期
[21] 张艳莉，大功率蓄电池智能充电机控制器的研制，华北电力技术，No．5 2001年
[22] 张华敏，绿色环保直流充电机，继电器，2002年9月
[23] 何立民，I2C总线应用系统设计，北京：北京航空航天大学出版社，1995年2月
[24] 彭家银，一种单片机控制的三相全控桥可控硅整流器的触发电路，电子技术，2002年第1期
[25] 张艳莉 费万民，大功率电池智能充电机控制器的研制，华北电力技术，2001年第5期
[26] 冯义，一种智能充电系统的初步研究，北京：中国农业大学硕士论文，2000年三月
[27] 樊俊峰，新型分布式直流电源系统，河海大学硕士论文，2003年3月
[28] 吴健，从电池和充电说开去，电子产品世界，1995年6月
[29] 郑裕，密封免维护铅酸蓄电池在变电站中的应用，福建电力与电工，1999年3月
[30] 顾学群，宋建娟，智能型铅酸蓄电池充电器的设计，南京职业大学学报，2003年6月
[31] 金以慧，过程控制，清华大学出版社，北京，1993
[32] 黄俊、王兆安，电力电子变流技术，机械工业出版社，北京，1993．9
[33] 郭丽芳，智能充电装置及其控制技术，河海大学硕士论文，2003年3月
[34] 薛定宇，陈阳泉，基于MATLAB／Simulink的系统仿真技术与应用，清华大学出版社，2002年4月
[35] 高文焕，汪惠，模拟电路的计算机分析与设计，清华大学出版社，1999年1月
[36] 叶慧贞、杨兴洲，新颖开关电源，国防工业出版社，北京，1999
[37] 于海生，潘松峰、于培仁、吴贺容，微型计算机控制技术，北京，清华大学出版社，1999
[38] 谢剑英，微型计算机控制技术，国防工业出版社，北京，1991
[39] 赖寿宏，微型计算机控制技术，机械工业出版社，北京，2000年5月
[40] 邱关源，电路，高等教育出版社，北京，1999年6月
[41] 林渭勋，现代电力电子电路，浙江大学出版社，2002年7月
[42] 周鹗，电机学，中国电力出版社，1995年
[43] 廖焕霖，Protel 99电路板设计者必读，冶金工业出版社，2000
[44] 李爱文，朱洁，UC3907与开关电源并联运行的自动均流，通信电源技术，1998．3
[45] 路业生，张艳杰，电源并联均流技术，通信电源技术，2000．2
[46] 陆鸣、场恒、邱野龙，自动均流技术及负载均流集成电路控制器UC3907，电子技术，1996．10
[47] 刘岩、常信、卢宁芳，自动均流原理在集散控制的电源系统中的应用，现代电子技术，2001．9
[48] 杨艳萍，智能化大功率通信模块电源及监控系统，西北工业大学硕士学位论文，2000
[49] 钱卫忠、万德钧，基于高性能单片机的数据采集系统的设计及实现，数据采集与处理，2000．2
[50] 陈达明，阀控式密封铅酸蓄电池的应用和维护，北极星，2001
[51] 孙涵芳，Intel 16位单片机，北京航空航天大学出版社，北京，1994．4
[52] 李华等，MCS-51系统单片机实用接口技术，北京航空航天大学出版社，北京，1993．8
[53] MAX485 datasheet, Rev1.0 Maxim Integrated Products, INC
[54] DALLAS Semiconductor Handbook of DS1232
[55] YICILIANG and TIKING, Design of battery charging system with fuzzy logic controller, int.J.E Lectron(U.K), Vol.75.No1
[56] Bose B K, Power Electronies—A Technology Review, Proceedings of The IEEE, 1992, 80(8): 1303～1334
[57] Weiberg A H, Ghislanzoni L, A novel zero voltage and zero current power switching technique, IEEE, Transactions on Power Electronics, 1992,7(4): 655～665
[58] Roux J A, Theron P C, A Series Resonant Converter for Arc Striking Application, PESC 95'Proceedings, 1995,2:723～728
[59] 马世宏，周志雄，熊建新，一种基于PC机和80C196的智能充电机集群控制系统，机车电传动，2000年第6期
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