基于软开关技术的大功率高频铅酸蓄电池充电电源

论文摘要

本文在分析了蓄电池充电电源发展历程和研究现状以后,结合移相控制和软开关的基本理论,对全桥DC-DC变换器超前桥臂零电压和滞后桥臂零电流开关的实现方法进行综合讨论。提出了一种改进的无源钳位的全桥移相ZVZCS PWM DC-DC变换器,该电路具有软开关负载范围大、辅助谐振元件的附加损耗小、电压电流应力小等优点。同时在对蓄电池快速充电原理和目前各种充电方法研究的基础上,提出了两阶段充电模式,即在充电前期采用多段恒流充电和脉冲充电相结合的快速充电方法,而在充电后期采用恒压补足充电法并在整个快速充电期间内始终适时地采用了消除蓄电池极化的措施。在快速充电阶段根据蓄电池温度及电压等参数,产生优化的充电电流并采用模糊恒流控制器完成电流的控制,使得本文研究的充电电源具有很好的灵活性和高度的适应性。在充电后期,采用了恒压PI充电,可延长蓄电池的使用寿命并提高充电效率。本文采用TMS320LF2407A为核心的DSP芯片研制了一套适用于电机车铅酸蓄电池快速充电电源。仿真及实验结果证明了本文所提出的快速充电策略及开发的充电电源具有良好的快速充电性能,具有较好的应用前景。最后,本文对进一步研究快速充电电源提出了一些建议。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 研究背景及意义
• 1.2 蓄电池充电技术概述
• 1.3 充电电源的现状及发展情况
• 1.4 蓄电池软开关充电电源的发展
• 1.5 本文研究的主要内容
• 第2章 软开关全桥PWM 变换器的基本原理和主电路拓扑结构的研究
• 2.1 基本的全桥 ZVS PWM 变换器
• 2.1.1 基本全桥ZVS PWM 变换器的工作原理
• 2.1.2 基本全桥ZVS PWM 变换器的缺点
• 2.2 无源钳位的全桥 ZVZCS PWM 变换器
• 2.2.1 四种传统ZVZCS PWM 全桥变换器的性能对比
• 2.2.2 无源钳位的全桥ZVZCS PWM DC-DC 变换器的工作原理
• 2.2.3 无源钳位的全桥ZCZCS PWM 变换器的实现条件
• 2.3 无源钳位的全桥 ZVZCS PWM 变换器电路的仿真
• 2.3.1 电路的仿真设计
• 2.3.2 仿真结果分析
• 2.4 本章小结
• 第3章 铅酸蓄电池快速充电技术的研究
• 3.1 传统的蓄电池充电方法
• 3.2 蓄电池快速充电的基本原理和策略
• 3.2.1 快速充电的基本原理
• 3.2.2 快速充电的几种策略
• 3.3 蓄电池快速充电的控制技术
• 3.4 多段恒流和脉冲充电结合的快速充电技术的研究
• 3.5 本章小结
• 第4章 蓄电池多段恒流模糊控制技术的研究
• 4.1 模糊控制概况
• 4.1.1 模糊控制技术的原理及结构
• 4.1.2 模糊控制器的设计方法
• 4.2 多段恒流模糊控制器的实现
• 4.2.1 模糊控制器的语言变量
• 4.2.2 精确量的模糊化
• 4.2.3 模糊规则的建立
• 4.2.4 反模糊化及查询表的建立
• 4.3 本章小结
• 第5章 基于DSP2407A 控制的快速充电电源的实现
• 5.1 变换器主电路的设计
• 5.1.1 主电路的组成
• 5.1.2 主电路关键元件的设计
• 5.2 控制系统的设计
• 5.2.1 DSP 控制单元的设计
• 5.2.2 ADC 信号采集的设计
• 5.2.3 键盘和显示的设计
• 5.2.4 保护电路的设计
• 5.2.5 辅助电源的设计
• 5.2.6 IGBT 驱动电路
• 5.3 系统的软件设计
• 5.3.1 主程序流程图及结构
• 5.3.2 部分关键程序设计
• 5.4 充电实验与结果分析
• 5.5 本章小结
• 结论与展望
• 参考文献
• 致谢
• 附录A 攻读硕士学位期间发表的论文