文档介绍：西北工业大学
硕士学位论文
数字化智能充电系统的设计与实现
姓名:高田
申请学位级别:硕士
专业:电工理论与新技术
指导教师:景占荣
20050301
西北工业大学硕卜论文摘要
摘要
本文在调查国内外快速充电技术发展现状的基础上,结合部队的需求,设计
出一种能给多种规格和型号电池充电的数字化智能充电系统。
文中首先介绍了系统的工作原理,对充电理论和充电控制技术进行了研究,
提出一种把电压控制、定时控制和电池温度控制相结合的电池充电综合控制方
法。其次详细论述了系统的硬件设计和实现过程,重点论述了系统的功率因数校
正技术和双管正激电路的实现以位微处理器为核心设计出控制电路,
实现了对系统的数字化控制对系统的电磁兼容性进行了论述。最后介绍了系统
的软件设计,结合工程实际设计了一种模糊控制器,使系统能根据电池的充电状
态进行实时控制,从而实现了充电过程的智能化和最优化控制运用数字滤波和
滑动窗口算法实现了对信号量的准确检测通过总线实现系统与数字电
池之间的信息传输。
该系统经过一系列的实验,其结果表明系统充电高效、可靠能适应恶劣
的使用环境功率因数高,对电网的污染小。经有关部门检验,认为系统运行良
好,满足用户要求。
关键词智能充电模糊控制功率因数校正双管正激变换器
滑动窗口算法
西北工业大学硕上论文人
西北工业大学硕卜论文绪论
绪论
研究背景
电源技术是一切电设备的基础技术,其水平的高低,直接影响整体性能。形
象地讲,电源犹如心脏,是电设备的供血系统,维持着全系统的正常运行。标志
电源特性的参数有功率、电压、频率、噪声及带载时参数的变化等等,在同一参
数的要求下,又有体积、重量、效率和可靠性等指标。因此,一个优秀的电源系
统,必须既满足特性参数要求,又要满足特定指标的要求。
军用智能供电系统是一种典型的供充电系统,它不但要把交流
市电转换成需要的低压直流电,输入给军用无线通信机,还能给通信机内的蓄
电池包括锉离子、镍锅、镍氢等种类充电,以备移动时给通信机供电。目
前,这种通信系统主要配备给陆军连队、消防大队、森警巡逻队等,以及应用
于武警执勤、野外勘探等无法交流供电的工作环境中。
目前,配备给通信机的电源系统,由于大都属于年代开发的产品,技术
上存在如下问题
故障率高,而且维修困难,经常影响作训的正常进行
由于国产的同类电池一致性差,充电器缺乏自适应性,经常出现因“过充”
而损坏电池或因“充不满”而影响作训的非常情况
体积大,笨重,而且效率低,不适应现代化装备要求
不具备对新一代“数字化电池”的充电功能。
针对如上缺点,使用部门多年来一直寻求一种高性能新型电源系统,以便
满足国防建设和特殊行业的需求。
项目来源
本论文所涉及的数字化智能充电系统是通信兵部重点规划项目,由西安烽
力新电源有限公司委托我校研制。该项目始于年月,于年月己
经研制成功,并交付该公司生产。
西北工业大学硕士论文绪论
国内外发展情况
近年来,电设备越来越广泛地应用于各个领域,而且越来越复杂,对供电
系统的要求也越来越高。除了传统的可靠性、效率、体积和重量等要求之外,
一些新的要求在不断提出,例如电磁兼容的要求、智能化程度和自适
应性等。一个新型的充电器,不但具有传统充电器的功能,还能识别被充电电
池的类别,然后根据电池的参数,以及环境温度等自适应地生成充电曲线,使
得被充电电池在最短时间内,以最佳的方式完成充电工作。在充电过程中,要
不断地检测被充电电池的电压、电流和温度的变化情况,及时调整充电曲线。
为了适应电设备科技发展的需要,近年来,在充电电源的研究方面主要呈
现如下几个特点
集成化、高密度化它包括了两层含义,一是构成大功率器件的
元件微型化、密集化二是指集成在单片中,从而使系统控制、驱
动、保护、检测和末级功率放大集成为一体。
高频化提高主功率变换器件的开关速度,可明显减少磁性变压器材料和
大电解电容体积、重量等。这也使得开关器件的研制从改进电压、电流的两维
体系发展到提高频率的三维体系。高频化的实现建立在高开关速度功率器件的
基础上,电力电子技术的发展为其创造了条件。
智能化主要体现在对被充电电池的自适应性和对环境的自适应性方面。
智能化具体表现为能识别被充电电池的类型,能检测到当前状态,并能根据被
充电电池的这些信息自动生成最佳充电曲线,保证在最短时间内,高效地将电
池充满。由于自动生成最佳充电曲线与制造厂提供的曲线一致,也保证了电池
在充电过程中一直处于理想状态,从而延长了电池的使用寿命。
为了适应这些特点,世界各国都在