智能蓄电池充/放电测控系统

论文题目: 智能蓄电池充/放电测控系统

论文类型: 硕士论文

论文专业: 仪器仪表工程

导师: 车新生

关键词: 蓄电池

文献来源: 沈阳工业大学

发表年度: 2005

论文摘要: 在蓄电池问世以来一百余年的时间里,由于蓄电池作为一种能源变换器可以方便的存储与提供电能,且具有可逆性好、电压特性平稳、使用寿命长、适用范围广、原材料丰富且可再生、使用及造价低廉等优点,得到了越来越广泛的应用,是社会生产经营活动中不可或缺的重要产品。在大力提倡环保节能、使用绿色能源的今天,蓄电池将具有更加广阔的发展应用前景。 为了满足对各类不同蓄电池充电的要求,获得更好的充/放电效果,目前世界各国都在积极研究新型的智能化充电技术与设备,以满足工农业生产、社会应用和国防建设的实际需要。 本课题以实际工况情况下的蓄电池充/放电需求与充/放电条件为模型,以实现对8个6V 30A蓄电池为一组进行充/放电测量与控制为目标,通过对蓄电池充/放电方法等的研究,设计了一种可同时对多个蓄电池进行充/放电测量与控制的大功率智能型蓄电池充/放电测控系统。 系统采用模块化设计,以上位PC机作为系统的主控机,以89C51单片机作为对蓄电池充/放电系统进行控制与数据采集的实际控制部件,可实现对蓄电池充/放电分布式的测量与控制。通过采用按照PID控制理论设计的硬件调节电路实现对蓄电池充/放电过程的恒流控制与调整;通过采用具有高共模抑制能力的差动放大器INA148实现对单个蓄电池端口电压的测量;通过采用新颖的线性光耦隔离电路实现对蓄电池充/放电电流的隔离测量;利用虚拟仪器开发平台LabView7.1进行上位机程序及界面设计,使设计的系统具有测量精度高、工作效果好、体积小、功率大、适用面广、可多台组网工作且人机界面友好的显著优点。 随着蓄电池技术的发展,对蓄电池充放电控制系统的智能化水平的要求将会越来越高,本课题的研制成功,对蓄电池的大规模应用具有积极的促进作用,具有较强的实际意义与应用价值。

论文目录:

摘要

Abstract

1 绪论

1.1 蓄电池及蓄电池充/放电设备的发展与分类

1.2 蓄电池充/放电的测量与控制

1.3 课题的应用背景与提出

1.4 课题的研究意义

1.5 研究现状

1.6 课题的主要任务、预期目标及设计思想

2 蓄电池充/放电的基本过程与方法

2.1 蓄电池充电理论基础

2.2 常规充电

2.2.1 恒流充电法

2.2.2 恒压充电法

2.2.3 阶段充电法

2.3 快速充电方法

2.3.1 脉冲式充电法

2.3.2 Reflex~(TM)快速充电法

2.3.3 变电流间歇充电法

2.3.4 变电压间歇充电法

2.3.5 变电压变电流波浪式间歇正负零脉冲快速充电法

3 功率单元

3.1 功率单元方案比较与选择

3.1.1 三端集成可调稳压器件构成的功率单元

3.1.2 大功率开关电源构成的功率单元

3.1.3 可控硅移相调压模块构成的功率单元

3.1.4 场效应管构成的功率单元

3.2 功率单元选择与设计

4 充/放电电流、电压信号的采样

4.1 充/放电电流的采样

4.2 蓄电池端口电压采样

4.2.1 并联分压电阻网络

4.2.2 光耦隔离继电器切换测量端口采样

4.2.3 差动放大器实现电压采样

4.3 光耦隔离电路

5 蓄电池的充/放电控制

5.1 蓄电池恒流充/放电控制实现的基本思想

5.2 PID控制方法的基本原理

5.3 控制器P、I、D项的选择

5.4 蓄电池恒流充/放电控制过程与实现

5.4.1 实现原理

5.4.2 蓄电池恒流充/放电硬件 PI调控电路与参数整定

6 充/放电电流、电压信号的测量

6.1 主要器件选择与电路构成

6.2 AD7705及主要功能介绍

6.3 AD7705转换电路设计

6.3.1 AD7705参考电压选择与设计

6.3.2 AD7705内置数字滤波器

6.3.3 AD7705时钟电路设计

6.4 AD7705的寄存器设置与数据读取

6.4.1 通信寄存器

6.4.2 设置寄存器

6.4.3 时钟寄存器

6.4.4 数据寄存器

6.4.5 零标度校准寄存器与满标度校准寄存器

6.4.6 测试寄存器与无操作寄存器

6.5 AD7705的校准

7 单片机与接口部分电路

7.1 系统控制电路工作原理

7.2 功率模块控制量输出电路

7.3 蓄电池勿放电电压测量通道选择电路

7.4 R5232通讯电路

8 系统程序设计

8.1 单片机程序设计

8.2 上位 PC程序设计

8.2.1 前面板

8.2.2 数据处理与判断

8.2.3 数据保存

8.2.4 通讯

9 结论

参考文献

附录A 电输入通道模拟光藕隔离电路

附录B AD转换及单片机控制电路

附录C DA及PI调节电路

附录D 电压采样电路

附录E 充/放电控制电路

在学研究成果

致谢

发布时间: 2006-08-25

参考文献

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