基于Superbuck拓扑的高效蓄电池充电调节器研究

从空间电源控制器(PCU)系统的角度出发,根据锂离子蓄电池的特点,研究了基于Superbuck拓扑的蓄电池充电控制器。其中分析了变换器的工作原理,建立了变换器的模型,重点分析了蓄电池充电控制电路,最后进行了仿真和实验研究。     

LCL-T半桥谐振式恒流电容器充电电源

为了实现电容器恒流充电,研究了基于LCL-T谐振变换器的恒流充电技术。首先,运用交流分析法详细阐述了LCL-T谐振变换器在一定条件下实现恒流特性的原理,分析了不同品质因数下开关频率的变化对谐振变换器电流增益和逆变器输出端电压电流相位差的影响;其次,对二极管钳位型LCL-T半桥谐振式电容器充电电源的充电过程和性能进行了分析,并在此基础上设计了一台样机。最后,通过在12 s内将2 370μF电容器充电至600 V的仿真与实验证明了LCL-T半桥谐振式电容器充电电源具有恒流特性,且控制简单,适用于电容器的快速、精确充电。     

基于电压前馈的DC/DC变换器双闭环控制策略

提出了基于非隔离型Weinberg变换器的航天器用电源控制器(PCU)中蓄电池放电调节器(BDR)的控制系统,应用状态空间平均法建立了Weinberg变换器动态小信号模型。为实现蓄电池整个工作范围内系统的稳定,提出了基于输入电压前馈的非隔离型Weinberg变换器的双闭环控制策略,设计了电流内环、电压外环,最后搭建了实验样机,实验证明系统具有良好的瞬态响应速度和整个输入电压范围的恒定带宽的优点,证明了模型的正确性和控制策略的有效性。     

基于RBF网络监督的电池用双向DC/DC变换器控制策略

针对蓄电池储能设备的充放电过程,设计了与蓄电池相连接的双向DC/DC变换器,并进行了研究。电路采用两重化半桥并联拓扑结构,通过双闭环串级PWM来控制开关器件的开断,以实现电池的充电放电过程。设计了满足蓄电池恒压恒流充放电要求的双闭环控制系统,提出利用RBF神经网络控制对传统PI调节的双闭环系统进行优化,实现了系统的复合控制。通过Simulink建立了两重化双向DC/DC变换器控制系统仿真模型并进行了仿真研究。试验结果表明,基于RBF网络监督控制的变换器控制性能良好,在电池充放电、充放电切换以及恒压恒流切换时具有良好的动态特性,且稳态下电流电压纹波极小,波形平滑,具有较高的可靠性。     

一种蓄电池充电器的数字控制器优化设计

基于微电网中储能系统,设计了一种新的蓄电池充电电路,介绍了蓄电池充电电路的特点及控制策略。详细介绍了全钒液流电池(VRB)的工作原理,根据全钒液流电池的特性及全钒液流电池的一阶阻容模型,运用小信号模型分析法和状态空间平均法建立了蓄电池恒流充电时的数学模型,提出了一种基于蓄电池一阶阻容模型的DC-DC双向变换电路的建模方法,然后利用数字控制系统参数优化的方法,设计了DC-DC双向变换电路的数字控制器。最后,基于DC-DC双向变换器的电池充放电控制策略及全钒液流电池的仿真模型,利用MATLAB搭建了系统的仿真电路,并搭建了2kW蓄电池充电电路的实验样机,仿真和实验结果表明,设计的蓄电池充电电路及其控制策略是可行的。     

新一代充电调节器稳定性分析及实验研究

为了进一步提高空间用充电调节器的可靠性和功率密度,建立了基于Buck变换器的新一代空间用电源系统充电调节控制系统,应用状态空间平均法建立了Buck变换器动态小信号模型,根据输入电流与占空比关系,构建基于跨导控制的双闭环控制系统,对系统稳定性进行研究,最后搭建了实验样机,实验证明系统具有良好的瞬态响应速度和抑制输入扰动的优点,证明了模型的正确性和控制策略的有效性。     

驱动恒流负载的DC-DC变换器的能控性

考察DC-DC变换器驱动恒流负载时的能控性。用恒值电流沉表示恒流负载,则变换器可表示为双输入切换线性系统。①应用切换线性系统的判据,直接分析其能控性;②构建具有相同能控集的单输入切换系统,通过研究单输入系统间接地分析其能控性。证明了带恒流负载的DC-DC变换器在连续或断续导通模式下都是能控的,且可以在一个开关周期内实现。Boost型LED驱动电路的实验结果显示,当电源/负载阶跃扰动时,LED电流和输出电压都可以被控制在设计值。从而验证了能控性的分析结论。     

基于LCC谐振变换器的脉冲等离子体推力器优化充电技术

针对脉冲等离子体推力器(pulsed plasma thruster,PPT)高压储能电容充电技术,研究了LCC谐振变换器的输出特性.为了满足充电电源需要足够大恒流输出能力的需求,分析了LCC谐振变换器在电流断续模式下的工作原理,并着重解析了双脉冲输出的工作模式,将电流输出能力最大化.为了优化充电电源的效率,研究了变换...     

基于DSP控制的恒流充电电源设计

根据蓄电池分级恒流充电的要求，给出一种基于DSP、变参数积分分离PI控制的新型蓄电池恒流充电电源的设计方法。介绍了电源的系统结构、工作原理、控制策略及软件设计。目前该电源已投入工程使用。     

基于LLC谐振变换器的蓄电池充电控制策略设计

LLC谐振变换器开关频率高,具有较高的控制准确度和功率密度,加上拓扑结构简单,是适合蓄电池充电控制的一种有效拓扑。蓄电池充电控制需要多种充电模式且各模式之间能自动进行切换,输出的电压电流准确度、纹波大小要满足一定要求。针对此要求,通过理论分析、仿真和样机测试进行专门研究,主要工作:①设计了恒压充电、恒流充电和浮充电等充电模式,并实现快捷平滑切换;②采用双单环PI算法,控制策略考虑并机工况;③对浮充电(空载/轻载)进行专门设计,提高全程性能。搭建了仿真模型和一台800 W实验样机,仿真和实验结果均表明,LLC谐振变换器在15 ms内输出即可达到给定值,可自动切换模式对蓄电池充电,空载时仍可稳定输出电压,并机均流度较好。     

基于双向变换技术的光伏LED照明系统设计

研究了基于Zeta/Sepic双向变换器的光伏半导体发光二极管(LED)照明系统,提出一种充电控制算法,其既能实现太阳能电池的最大功率点跟踪(MPPT)又能满足蓄电池电压限制条件和浮充特性;设计一种基于HV9930控制芯片的LED恒流驱动电路。构建实验系统,测试表明,控制器可以根据蓄电池状态准确地在MPPT、恒压、浮充算法之间切换,MPPT充电效率较恒压充电显著提升,LED驱动电路恒流效果好。     

一种新型蓄电池充放电专用节能装置

介绍了一种新型蓄电池充放电装置的系统结构和工作原理,并对其控制方法和控制电路进行了研究。在此基础上,研制了一台实验样机。实验结果表明,所研制的蓄电池充放电装置集充、放电功能于一体,既可作蓄电池的充电电源,实现对蓄电池恒压、恒流充电,又可作蓄电池放电的负载,把蓄电池恒流放电时的能量回馈到电网。且在蓄电池充、放电的过程中,均可以实现网侧电流正弦化和高功率因数、低谐波污染,节能效果显著,具有推广应用价值。     

基于IPOS双LLC谐振变换器的恒压恒流充电研究

针对充电拓扑存在开关工作频率范围过宽的问题,提出了一种适用于蓄电池充电的IPOS双LLC谐振变换器,并针对其恒压恒流输出特性展开了研究。所提变换器包含两组LLC谐振腔,通过辅助开关管S的开闭改变其中一组谐振电容参数,从而实现变换器的恒压和恒流输出转换。恒压恒流模式下所提变换器均定频工作：在恒压模式(S闭合),两组谐振腔工作在LC串联谐振点处;在恒流模式(S断开),一组谐振腔工作在LLC谐振点处实现恒流输出而另一组仍恒压输出。所提变换器实现软开关的同时实现了原边开关管和副边整流二极管的复用,并详细介绍了其工作原理、电压电流增益、设计方法和控制方案。最后,通过实验和仿真验证了所提变换器的可行性。     

储能充电用可变结构组合式谐振变换器设计

蓄电池充电主要分为恒压充电和恒流充电两个过程,传统的谐振变换器通常采用调频控制方法实现,该方法存在调节频率过宽的问题。针对此问题,这里提出了一种在恒定频率下实现恒压和恒流输出的电路拓扑。所提组合式谐振变换器可以实现开关管的零电压开通和次级整流二极管的零电流关断,降低了开关管的工作频率范围,从而实现高效率低损耗,减少了元器件的数量,提高了变换器的功率密度。这里讨论了所提变换器的结构及工作原理、电压和电流增益及参数设计方法。最后,通过实验验证了所提谐振变换器拓扑结构的可行性。     

一种新颖的全数字式双向恒流源电路的设计

针对采用蓄电池作为后备电源的系统,设计出一套新颖的双向工作恒流电路。该电路既可实现蓄电池对低压负载的大电流放电,又可以对蓄电池本身进行恒流充电。同时,本文提出了一套全数字化控制方案,不仅实现了双向电路的恒流控制,而且对蓄电池本身进行了能量管理,使电路具有浮充和欠压保护等功能。另外,通过软件编程,采用数字控制可以很方便地实现电路的恒流、恒压、恒功率等控制功能,从而使电路具有很强的实用性。实验采用TI公司的F2407ADSP芯片作为控制核心,结果表明,该数控电路具有很好的恒流效果,可以用于电力、通讯系统的后备电源中。     

铅蓄电池恒流充电时问的研究

蓄电池的充电接受率反映了充电过程中电池的电流接受能力。采用恒流一恒压充电工作制度,分析了蓄电池充电过程中初始充电温度、初始电解液温度和比重对铅蓄电池恒流充电时间的影响;实验研究发现,阀控铅蓄电池恒流充电时间的长短对电池充电电流的接受率有一定的影响。     

新型直流恒流恒压电源设计方案

本系统主电路采用高性能VICOR模块阵列，设计了电压、电流双闭环恒值控制，实现了电源的恒、恒压自动切换。试验表明，该电源运行可靠，对串联蓄电池充电具有良好效果。     

铅酸蓄电池充电接受能力及充电方式选择

通过分析麦斯三定律,指出铅酸蓄电池充电接受能力与放电电流及放电深度的关系.对机动车辆上使用条件不同的蓄电池应采用不同的充电方式:普通新蓄电池宜采用分级恒流充电;干荷电新蓄电池宜采用小电流恒流充电;大电流放电频繁的在用蓄电池宜采用恒压充电;大电流放电不频繁的在用蓄电池宜采用先恒流、后恒压充电;蓄电池储存期的维护性充电宜采用小电流恒流充电;电动车蓄电池宜采用脉冲去极化充电;放电情况不明的蓄电池应先放完电,再根据放电方式选择合适的充电方式.     

独立光伏LED照明系统研究与设计

针对传统照明控制装置充放电路分开设置存在结构复杂、可靠性差、效率低等问题,研究了基于Zeta/Sepic双向变换器的光伏LED照明系统;提出了一种充电算法,其既能实现光伏电池最大功率点跟踪(MPPT)又能满足蓄电池电压限制条件;设计了一种基于HV9930控制芯片的LED恒流驱动电路。实验结果表明:控制器可以根据蓄电池状态准确地在MPPT、恒压和浮充算法之间切换,MPPT充电效率较恒压充电提升显著,LED驱动电路恒流效果好。     

基于DAB的ISOP型蓄电池测试电源控制策略

针对传统测试电源多采用单向能耗式结构,存在充放电测试速度慢、能耗高的问题,提出以双有源桥(DAB)作为基本模块的输入串联、输出并联(ISOP)型直流变换器构成测试电源,并在充电的不同阶段提出ISOP-DAB变换器的恒流控制和下垂限压控制策略;提出的基于DAB的ISOP型蓄电池测试电源可以提高充放电速度、降低能耗,同时避免采用工频变压器造成的测试装置体积大、质量大的问题。研究测试电源中ISOP-DAB变换器的工作原理和建模方法,得到ISOP-DAB变换器的小信号电路应用等效模型。对比ISOP-DAB变换器的输入均压控制策略,选择模块化控制方法进一步研究,实现多模块的输入均压和输出均流的同时兼顾实现分段充电方式。最后,通过仿真实验验证了所提方法的有效性。