基于晶闸管的铅酸蓄电池充放电系统的研究

铅酸蓄电池以其突出的优点,在各个领域得到了广泛的应用。目前在电动车、UPS不间断电源等领域,它已经成为最重要的关键部件之一。因此,铅酸蓄电池的维护是特别重要的,不仅要对它进行补充充电,而且要对其进行放电,核实其容量。因此,本文设计了一种将充电和放电结合在一起,由一套功率控制电路实现用于铅酸蓄电池充放电的系统。 本文首先着重阐述了铅酸蓄电池在充放电过程中的电化学反应,主要针对电池端电压的变化从内在机理和外在表现两方面做了详细分析。本文以铅酸蓄电池充放电装置作为研究对象,然后根据蓄电池对充放电装置的要求和充放电装置的性能指标,分析了现有的充放电方法和充放电控制技术,采用了一种以电压控制、定时控制相结合的蓄电池充放电综合控制法,最后提出了本系统的总体方案。 在本系统的设计中,采用了相控电源技术,主电路由单相全桥组成,功率开关管选用晶闸管,控制电路以TMS320LF2407A芯片为核心,通过采集蓄电池的端电压、充放电电流等状态信息,送入DSP进行分析和处理,得到晶闸管的移相角,控制主电路晶闸管的开通时刻,通过整流和逆变两种状态来实现充电和放电;同时控制系统对交流电压、电池端电压和充放电电流进行监测,对系统起到很好的保护作用。 本文从硬件和软件两方面详细的论述了系统的设计。在硬件方面,详细地分析了系统各部分电路的设计原理;在软件方面,利用DSP的高速实时处理和控制器外设集一身的特点,提出了以智能PI控制思想为基础的变参数PI控制,详细分析了算法,并与常规PI控制进行了对比,证明了本系统算法的动态响应和稳态误差精度都优于常规PI控制,控制效果良好。 最后,设计了一套铅酸蓄电池充放电样机。通过对充电电压、充电电流、放电电压、放电电流实际波形的分析,证明控制方法良好,充放电精度高,阐明了论文的意义。