基于Cortex-M3的铅酸蓄电池充放电系统的硬件设计

本文提出了一种基于Cortex-M3的蓄电池智能充放电系统设计,以CAN总线作为蓄电池状态检测网的通信核心,通过分析蓄电池充放电控制系统,介绍了系统的硬件设计,包括控制器硬件结构,电压、电流、温度参数采集部分的原理图设计,开关量、模拟量的原理图设计。在设计蓄电池充放电控制系统时,采用了独立设计的理念,采用了许多抗干扰措施来提高蓄电池充放电控制系统的稳定性。     

一种变电站蓄电池远程监测系统的设计与实现

蓄电池是变电站直流系统的基本组成部分,是重要的储能设备,也是不间断电源的核心.它可作为主通信设备及动力设备的不间断供电电源,直接关系到整个直流电源系统的可靠运行.所以对蓄电池运行参数监测变得十分重要.本文在蓄电池现场监测的基础上提出一种远程监测蓄电池内阻的方法,用C8051F060单片机系统配合采集板作为采集控制系统来采集蓄电池运行参数和控制蓄电池组的充放电,用基于三星S3C2410微处理器的ARM嵌入式系统作为上位机,通过移植linux和嵌入式web服务器,在远方客户机可以通过浏览器浏览监测数据,实现蓄电池运行参数远程监测.     

基于微控制器的光伏充放电控制器的设计

对一种以微控制器—ATmega48为核心的光伏充放电控制器进行了研究。该充放电控制器用于光伏发电系统中,是一种控制太阳能电池阵列对蓄电池充电以及蓄电池对负载放电两个过程的自动控制设备。阐述了光伏系统的充放电过程,设计了充放电和电压检测等电路。实验表明:控制器能够根据蓄电池的当前状态,优化充电过程,对蓄电池的寿命能起到很好的保护作用。     

光伏-风力发电系统中蓄电池的控制与仿真

在光伏-风力发电系统中,蓄电池在系统总成本中占有很大比重。只有对蓄电池的正确使用,使之发挥最大的作用,才能延长蓄电池的使用寿命。该文主要对该系统的储能设备—蓄电池进行充放电保护,充放电的控制与仿真由51内核的SM8954A单片机、T6963C液晶显示驱动控制器和上润WP数据采集板结合Wave开发软件与Simulink仿真软件来完成, 主要内容包括：硬件电路、系统各模块程序的设计、仿真与调试,实现了光伏-风力发电系统中蓄电池的充放电控制。     

基于ARM的可控数字触发控制器在蓄电池中的应用

化成充放电是蓄电池生产过程中的关键工艺之一,本文对晶闸管变换器蓄电池化成电源系统及其数字化和嵌入式控制技术进行了研究,设计了一种具有总线接口和智能控制功能的晶闸管数字触发控制器。系统方案实时性强、功能完善,可以实现对蓄电池充放电的控制,结构简单,经济使用,能够被广泛的应用于蓄电池充放电系统中。     

三电平双向DC-DC变换器的模型预测控制方法

针对传统双闭环控制动态响应慢、PI控制器控制参数选择困难的缺点,提出采用模型预测控制(MPC)方法对三电平双向DC-DC变换器进行控制。该方法通过预测模型的建立和目标函数的最小化两个环节实现对控制目标性能的优化。对传统PI控制和模型预测控制搭建仿真模型,仿真结果显示模型预测控制方法可以使直流母线电压超调量控制在0.25%以内,使蓄电池充放电电流波动范围控制在0.1%以内,由此证明模型预测控制方法可以更好地实现直流母线电压的稳定,优化蓄电池的充放电过程。同时,采用模型预测方法控制三电平双向DC-DC变换器可以实现中点电压的自平衡。     

集散控制直流电源系统设计

介绍了以高频开关电源模块和铅酸免维护蓄电池组构成各独立的直流电源,以嵌入式系统芯片为控制核心,CAN总线为通信网络的集散控制直流电源系统.该系统中高频开关电源采用移相全桥零电压开关PWM变换器及高频变压器组成;中央控制器和节点控制器采用基于LPC2478的嵌入式系统,并配以人机界面;节点控制器对直流电源现场信息进行采集与控制,并通过CAN总线与中央控制器通信,以达到对直流电源的集中监视、操作、管理和对现场电源分散控制相统一的新型控制.系统的软件设计包括中央控制器和节点控制器的软件设计,软件设计是在μC/Linux环境下编写应用程序和驱动程序,驱动程序加栽到系统中通过设备注册实现;各软件模块的功能通过中断服务程序来完成.     

PIMS过程信息管理系统

生产过程信息管理系统PIMS(Process Information Man-agement Systems),是一个生产过程信息管理软件,它提供了一个生产过程信息集成和管理的平台.是专门针对现已广泛应用在工业企业的各种控制系统而设计的.控制系统包括:集散控制系统(DCS)、可编程控制器(PLC)、智能化仪表、现场总线仪表、数据采集与控制软件(HMI/SCADA)等.实现了办公室和生产现场的信息沟通.     

基于TCP/IP协议的蓄电池状态监控软件开发

针对某厂蓄电池组在充放电过程中的电池状态而设计的监控软件,获取蓄电池准确参数信息。整个系统包括上位机监控系统和分散终端节点监控网络,其中,上位机监控系统采用TCP/IP总线协议,使用VC++语言编写,完成蓄电池状态信息的实时采集,信息存储,状态趋势曲线的绘制,形成的数据报可以用于查询、打印,满足工业现场监控系统的要求。     

电动汽车无线充电系统仿真与设计

针对现有有线充电方式的缺点,提出了电动汽车无线充电控制系统。采用耦合无线电能传输和三相交错式DC-DC变换器建立充电控制系统,在Pspice环境下分析了无线能量传输系统特性,在MATLAB/Simulink环境下对充电控制系统进行了仿真,搭建了DC/DC变换电路,实现了蓄电池充放电控制系统的双闭环PI控制。通过对蓄电池充电过程、放电过程和PI控制电路仿真实验,验证了PI控制策略和三相交错并联技术的可行性和优越性。实验结果表明,该充电方案具有易实现、充电快速的特点,使电动汽车蓄电池充放电过程更加的安全、稳定和高效。     

高效光伏充电控制器的设计

针对在水文监测系统中因充放电方式不正确造成的蓄电池损坏和监测系统不能正常工作的情况,设计一种基于STM32芯片的高效充放电管理系统。通过对光伏电池和铅酸蓄电池充放特性的分析,采用BUCK电路和最大功率点跟踪（maximum power point tracking,MPPT）技术实现对蓄电池的充放电过程进行有效控制,提高光伏电池充电效率,保证了水文监测系统能够高效稳定工作。设计完成系统的软硬件设计及相关实验,并得出实验结果和结论。实验结果表明,该控制器能够根据蓄电池端电压自动切换充电方式,避免了由于充电电压过高过低引起的蓄电池使用寿命缩短,同时相对普通充电控制器具有更高的充电效率。     

基于DMPC加权一致性算法的电池储能阵列分组控制策略

为了解决由多个电池单元组成的大容量电池储能阵列系统(BESAS)的优化运行问题,提出了一种基于分布式模型预测控制的加权一致性算法。首先,介绍了含风电场BESAS的构成,将多个电池储能单元划分为充电组和放电组,通过制定合理的组间协调策略,在不影响BESAS额定功率的前提下,提高储能系统的容量利用率和减少充/放电转换次数;然后,详细地介绍了所提分布式算法的计算过程,并将该算法应用于BESAS的分组控制过程,实现兼顾电池单元安全运行的功率自适应分配;最后,通过算例从算法性能和BESAS控制性能2个方面进行仿真验证,结果表明所提算法和分组控制策略在鲁棒性和控制效果方面均具有一定的优势和可行性。     

基于双铅碳电池储能系统的微电网优化运行控制策略

针对风力、光伏发电与电动汽车充电波动性威胁微电网安全运行问题,基于对铅碳电池全生命周期内吞吐电量与充放电深度关系的研究,提出了基于双电池储能系统(DBESS)运行平衡度指标控制的充放电模式切换路径优化策略,以及基于铅碳电池最佳充放电深度的DBESS充放电控制策略。利用包含风光发电、双铅碳电池储能系统、锂离子电动汽车充电和常规负荷的实测运行数据,对上述控制策略与传统控制策略的计算结果进行了对比分析,结果表明所提出的控制策略不仅可以达到优化DBESS充放电路径的目的,最大限度拓展DBESS可用容量,还可打破DBESS始末荷电状态一致的限制,提高储能系统使用灵活性。最后以DBESS充放电饱和能力指标及充放电稳定性指标为评价标准,验证了所提出控制策略的合理性和有效性。     

基于前馈自抗扰控制方法的蓄电池储能控制策略

针对光储微电网系统中蓄电池储能存在抗干扰能力较弱、直流母线电压波动较大、充放电有效性差等问题,提出了基于前馈线性自抗扰控制(FF-LADRC)方法的蓄电池储能控制策略。建立双向DC-DC变换器数学模型,并在传统蓄电池双闭环储能控制的研究基础上,通过在电压环和电流环中分别引入LADRC,并且在电压环中加入前馈控制,从而完善了双闭环控制策略,以实现对蓄电池储能系统中充放电过程进行有效控制。仿真结果表明,所提基于FF-LADRC方法的蓄电池储能控制策略能够抑制直流母线电压波动,并且有效提高蓄电池储能系统的充放电性能和降低储能系统超调量。     

蓄电池充放电管理的全过程仿真研究

为了实现蓄电池不同充放电控制策略之间的切换,提出了一种基于蓄电池荷电状态(state of charge,SOC)实时监测的蓄电池充放电管理的控制方法。在考虑蓄电池的动态数学模型基础上,研究了蓄电池的SOC监测、充放电特性曲线、充放电控制电路、充放电管理策略和电池的分组管理等问题。以蓄电池的SOC作为蓄电池充、放电判断条件,实现了蓄电池进行自主充、放电管理的控制策略。利用PSCAD/EMTDC仿真软件,通过算例系统验证了蓄电池模型和充放电控制方法的正确性和有效性。研究表明,通过合理的蓄电池充、放电管理及切换,实现蓄电池充放电全过程,为蓄电池组无论作为独立电源还是在微网孤岛模式下与其他间歇性能源相配合使用均提供了一定的理论参考。     

太阳能LED区域照明控制系统的研制

开发了一种应用于区域照明的太阳能LED照明控制系统。在该系统中,计算机对区域内所有的路灯进行控制;基于单片机ATMEGA16的控制器实现了每个路灯的充放电控制及其与上位机之的间数据通信。充电电路采用了同步Buck结构,以减小功率损耗;放电电路采用恒流控制,以提高LED的发光效率。根据蓄电池的状态分别采用了最大充电电流跟踪、过充和浮充策略。利用SD卡存储太阳电池的实测数据为太阳能LED照明系统的优化配置提供了依据;基于NRF9E5实现了路灯与上位机之间的无线通信;上位机操作界面方便了系统的调试和维护。长期运行结果表明：系统运行稳定,充放电状态正确,数据通信正常。     

孤岛微网中分布式储能SOC和效率均衡控制策略

在微网的运行中,不同储能电池的特性和初始状态不一致,会降低电池组间的功率分配精度。针对这一问题,提出了一种基于并联储能单元荷电状态(SOC)和充放电效率的储能均衡控制策略,以均衡电池差异和减少系统有功损失。所提方法采用分布式控制方式,将各分布式储能单元的SOC和充放电效率作为控制输入量,实时调整其输出功率,在满足系统功率需求的同时实现功率均分及并联储能单元间SOC和效率差异均衡。在此基础上,基于各储能单元SOC设计了均衡影响因子,采用两段法优化并联储能单元间SOC的均衡效果。通过MATLAB/Simulink仿真分析了所提控制策略在分布式负载变化、系统电源故障切除及有无均衡影响因子动态变化情况下的SOC均衡效果,仿真结果验证了所提方法的有效性和"即插即用"特性。     

单体电压不一致性对锂电池储能系统容量衰减的影响

电池的不一致性是指同一规格、同一型号的电池在电压、内阻、容量等方面的参数差别。其中,电压不一致性的表现相对直观,也容易被测量。在MW级电池储能电站中,需要通过串并联成组来满足储能系统的电压等级和容量需求,电池单体数量高达几万节,而单体电池不一致性的存在,将不可避免地影响储能系统整体性能。针对200 kW/200(kW·h)锂电池储能系统和250 kW/1(MW·h)锂电池储能系统在不同时间阶段进行容量标定实验,经过长期运行后,分析单体电池电压不一致性对电池系统容量衰减的影响。结果显示:经过2年的运行,250 kW/1(MW·h)锂电池储能系统充电性能衰减了4.24%,放电性能衰减了2.6%,单体电压不一致性变化不大,而200 kW/200(k W·h)锂电池储能系统充电性能衰减了25.976%,放电性能衰减了27.120%,说明具备充放电均衡控制策略的锂电池储能系统能够很好地改善单体电压不一致性变化;250 kW/1(MW·h)储能系统已累计运行相当于100%DoD(depth of diacharge)充电27.11次,相当于100%DoD放电23次,充放电次数是造成该储能系统容量衰减的主要原因。     

灰色系统在蓄电池健康管理中的应用研究

开展蓄电池的健康管理,必须加强蓄电池充放电过程控制,尤其防止过充电过放电发生。根据蓄电池的充放电过程影响因素复杂的特点,本文采用灰色模型预测蓄电池的充放电电压,并根据预测的电压控制蓄电池的充放电时间。实例表明,应用灰色系统对蓄电池健康管理能有效防止过充电和过放电现象发生,对延长蓄电池的使用寿命具有重要意义。     

灰色系统在蓄电池健康管理中的应用研究

根据蓄电池的充放电过程影响因素复杂的特点,采用灰色模型预测蓄电池的充放电电压,并根据预测的电压控制蓄电池的充放电时间。实例表明,应用灰色系统对蓄电池健康管理能有效防止过充电和过放电现象发生,对延长蓄电池的使用寿命具有重要意义。