UPS系统中蓄电池充电的研究

论文摘要

目前阀控密封铅酸蓄电池以其密封好、无泄漏、无污染及无需维护等优点得到了越来越广泛的应用。蓄电池的充放电是一个复杂的电化学过程,尽管很多厂商都称蓄电池有10年的使用寿命,但在实际应用中,由于充电方式太简单,这些蓄电池的实际寿命还不到标称寿命的一半。为了延长蓄电池的使用寿命,必须采用合理的充电方法并建立完善的管理系统。本文介绍了阀控式密封铅酸蓄电池在UPS中的使用,重点介绍蓄电池充电方法和充电系统的设计。第二章研究了由12脉波整流电路和双重buck降压电路组成的充电系统主电路拓扑结构,详细介绍了两种电路的工作原理,并介绍了主要器件的参数设计。12脉波整流电路相比一般的整流电路具有很多的优点,其输出直流的谐波阶次更高,有利于滤波器的设计。双重buck电路提高了系统的可靠性,在一个开关管发生故障时,另一个仍能保证系统正常运行。第三章阐述了蓄电池充电系统的控制策略,在对蓄电池各种充电方法进行研究的基础上,提出了恒压限流的两阶段充电模式,即在充电前期限制充电电流,而在充电后期采用恒压充电。温度对蓄电池充电的影响也非常大,在设置充电电压时要加上温度补偿。本章研究了双重buck电路的数学模型,设计了系统的控制框图,采用电压、电流两个闭环进行控制,任何时候都只有一个闭环控制起作用。最后采用PI调节器来改善系统的动态、稳态性能。第四、五章介绍了以TMS320LF240芯片为核心的控制系统的软、硬件实现。第四章阐述了硬件电路的设计,包括开关管的驱动电路、控制芯片的复位电路、采样接口电路、故障封锁电路以及状态编码电路,详细说明了控制功能和各种保护功能的实现。第五章着重讲述了软件的设计方法及各部分的流程图。最后搭建了一台实验样机,实验表明该系统能很好的实现蓄电池的恒压限流充电。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 1 绪论
• 1.1 电力电子技术发展现状
• 1.2 UPS 的技术现状及发展
• 1.3 UPS 蓄电池技术发展状况
• 1.4 本文的选题依据及主要研究内容
• 2 蓄电池充电系统主电路结构研究
• 2.1 蓄电池充电系统结构研究
• 2.2 12 脉波整流电路工作原理分析
• 2.3 双重 buck 电路工作原理分析
• 2.4 主电路参数设计及仿真
• 2.5 本章小结
• 3 蓄电池充电控制方法研究
• 3.1 蓄电池模块及充电管理系统
• 3.2 恒压限流充电方式的研究
• 3.3 本章小结
• 4 蓄电池充电控制系统的硬件实现
• 4.1 蓄电池充电控制系统的结构
• 4.2 IGBT 驱动电路设计
• 4.3 基于TMS320LF240 的控制系统硬件设计
• 4.4 硬件电路的抗干扰设计
• 4.5 本章小结
• 5 蓄电池充电系统软件设计
• 5.1 软件总体设计
• 5.2 初始化程序
• 5.3 主循环程序
• 5.4 中断服务程序
• 5.5 本章总结
• 6 实验结果与分析
• 6.1 恒压充电实验结果与分析
• 6.2 恒压限流实验结果与分析
• 6.3 本章总结
• 7 全文总结
• 致谢
• 参考文献