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微機(jī)控制的大功率充電電源的研制
摘要：介紹了微機(jī)控制的大功率充電電源，它采用PC/104工控機(jī)作為核心，全橋變換器拓?fù)潆娐纷鳛橹麟娐�，能夠�(qū)Χ喾N動(dòng)力電源以多種充電方式進(jìn)行充電。經(jīng)大量的實(shí)際應(yīng)用證明，設(shè)備性能穩(wěn)定、工作可靠、抗干擾能力強(qiáng)，解決了動(dòng)力電池充電技術(shù)的難題，有廣闊的應(yīng)用前景。關(guān)鍵詞：充電電源 PC/104工控機(jī) 全橋變換器 動(dòng)力電池
對(duì)電動(dòng)汽車能源的動(dòng)力電池及其充電技術(shù)的研究，往往需要針對(duì)不同種類的動(dòng)力電池進(jìn)行多種充電方式的充電試驗(yàn)。這就要求研制的充電電源不僅能對(duì)不同種類的動(dòng)力電池進(jìn)行充電，而且要能夠進(jìn)行多種充電方式的充電。而目前國內(nèi)市場上銷售的充電電源，無論是常規(guī)充電電源還是智能化充電電源，都往往是針對(duì)某一類動(dòng)力電池的，并且只能采用單一充電方式進(jìn)行充電。因此為了進(jìn)行動(dòng)力電池充電技術(shù)的相關(guān)研究，往往需要購買多臺(tái)充電電源或自行研制相應(yīng)的充電電源。前者需要大量的資金和寬闊的試驗(yàn)場地，而后者需要較強(qiáng)的專業(yè)技術(shù)和較長的開發(fā)周期。本課題研制了微機(jī)控制的大功率充電電源。
圖1
該電源采用PC104工業(yè)計(jì)算機(jī)作為控制核心，選取全橋變換器拓?fù)潆娐纷鳛橹麟娐罚ㄟ^控制主電路在不同時(shí)刻的輸出電流和輸出電壓，可以實(shí)現(xiàn)多種充電方式充電；通過預(yù)置不同的參數(shù)，可以對(duì)多種動(dòng)力電池進(jìn)行充電；通過結(jié)合液晶顯示屏和手控盒，可以方便地實(shí)現(xiàn)充電方式和充電參數(shù)的預(yù)置及各采樣數(shù)據(jù)(電池端電壓、充電電流、電池表面溫度等)的顯示。
1 硬件設(shè)計(jì)
1．1 主電路設(shè)計(jì)
充電電源的主電路采用目前技術(shù)上比較成熟的全橋變換拓?fù)潆娐�，其原理圖如圖1所示。三相380V交流電壓經(jīng)三相整流橋整流、電容濾波后得到約514V的直流電壓，經(jīng)全橋逆變電路變換后得到高頻脈沖電壓，再經(jīng)高頻變壓器隔離變換后，由高頻整流器整流及濾波器濾波后得到所需的直流電壓。主電路的PWM控制方式采用常規(guī)的PWM控制方式。功率開關(guān)器件采用新型的復(fù)合器件--絕緣柵雙極晶體管IGBT，它集MOSFET和GTR的優(yōu)點(diǎn)于一體，具有輸入阻抗高、電壓型驅(qū)動(dòng)控制、開關(guān)損耗小、飽和電壓低、通斷速度快、熱穩(wěn)定性好等優(yōu)點(diǎn)，是大功率全橋變換器的首選功率開關(guān)器件。變換頻率取為20kHz，利于減小高頻脈沖變壓器及副邊濾波用扼流圈的體積和重量。二次整流器件采用快恢復(fù)二極管，利于減小整流管反向恢復(fù)時(shí)間對(duì)輸出電壓的影響。
1．2 控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)
充電電源主要由主電路和控制系統(tǒng)組成。控制系統(tǒng)以PC／104嵌入式工業(yè)計(jì)算機(jī)為核心，配以接口電路、采樣電路、PWM控制電路及IGBT驅(qū)動(dòng)電路等，可按照預(yù)置自動(dòng)控制充電過程，并在充電過程中進(jìn)行充電數(shù)據(jù)(包括電池端電壓、充電電流及電池表面溫度等)的自動(dòng)采集、實(shí)時(shí)顯示、批量存儲(chǔ)及分析處理等。控制系統(tǒng)組成框圖如圖2所示。
1．2．1 PC／104嵌入式工業(yè)
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