基于模块化多电平变换器的插电式混合电动汽车系统充电控制策略

针对带独立发电机的混联式插电式混合电动汽车(PHEV),该文提出一种基于"背靠背"模块化多电平变换器(MMC)的一体化功率变换器拓扑及其外接单相交流电源充电控制方案。该方案利用MMC拓扑模块化结构的优势,分析了拓扑工作在单相交流充电模式下各桥臂、子模块的功率流向等特点,基于载波相移正弦脉冲宽度调制,提出适用于该控制策略的正弦半波调制方法,采用基于桥臂电流控制的电池荷电状态(SOC)层次化均衡策略,无需额外的充电电路以及复杂的电池管理系统(BMS),可实现各电池单元的快速均衡充电,避免因单体电池差异引起的整体储能系统循环寿命缩减。通过Simulink仿真及RT-LAB实时仿真器硬件在环实验,验证了该变换器的可行性和充电控制策略的有效性。     

基于CAN总线的电池充放电管理系统的研究

根据蓄电池的充电过程曲线分布,详细介绍了蓄电池充电主电路拓扑结构以及相应的控制策略,重点介绍了DC/DC变换器分布式均衡充电控制方法,设计了蓄电池组充电电路的总体结构布置图,同时还针对BUCK-BOOST拓扑结构的分级均衡系统进行了分析。论文最后分析了CAN总线在蓄电池的通讯控制技术,设计了电池组分布式管理系统,为了实现对电池单体参数(电压、电流和温度)精确采集,设计出了主电路拓扑电路和基于MCU的CAN总线实时传输。通过CAN总线与中央处理器进行通信,对蓄电池真正实现实时管理。本文提出的蓄电池充放电管理系统将对蓄电池的使用寿命和高效管理起到一定的借鉴作用。     

大容量电池多模块并联型化成电源的设计

针对大容量电池化成电源高稳定性、高可靠性、高效率的要求,根据电池充电各阶段的电压电流特点,提出了以DC-DC变换为核心的模块化并联型化成电源,设计了电源的主回路拓扑,计算了关键参数,采用电压电流双环进行控制。研制的样机能以1、2、4或更多功率单元并联输出的方式对不同充电阶段、不同功率等级的蓄电池进行有效充电。应用结果表明,采用多模块并联型方式设计的化成电源效率高,充电电压和电流的调整范围大,电流纹波小,满足各类型大容量电池化成工艺的严格要求。     

正负脉冲式高频开关电源的研究

针对电池在充电过程中,电池内部产生的气体严重影响电池的使用寿命和容量的情况,提出了在充电过程中,可以通过瞬间放电把电池内部的气体排出的正负脉冲式充电方法。给出了正负脉冲式高频开关电源的电路拓扑结构及控制方法,采用新技术提高系统的功率因数。通过试验验证了该方法在提高电池有效容量和缩短电池充电时间方面有了明显的改善。     

VRLA蓄电池用慢脉冲快速充电器的设计

简述了VRLA铅酸蓄电池的充电特性及慢脉冲快速充电的原理。在充电过程中,影响蓄电池充电性能的主要因素是电池内部的浓差极化,慢脉冲快速充电方法能有效地消除或减弱浓差极化。据此设计制作了实用于12V20Ah以下蓄电池的充电器。使用该充电器和普通三段式充电器分别对12V10Ah的铅酸蓄电池进行充电实验,结果表明:慢脉冲快速充电器依靠其充电过程中大电流后面维持的小电流,有效地消除了大电流充电下电池的极化现象,使得蓄电池充电效率大为提高,充电速度加快,同时电池析气量少,温升不高,并具有减缓电池的硫酸盐化和延长蓄电池循环使用寿命的作用。     

正负脉冲式高频开关电源的研究

针对电池在充电过程中,电池内部产生的气体严重影响电池的使用寿命和容量的情况,提出了在充电过程中,可以通过瞬间放电把电池内部的气体排出的正负脉冲式充电方法.给出了正负脉冲式高频开关电源的电路拓扑结构及控制方法,采用新技术提高系统的功率因数.通过试验验证了该方法在提高电池有效容量和缩短电池充电时间方面有了明显的改善.     

脉冲充电对铅酸蓄电池硫酸盐化的影响

设计了一种消除铅酸蓄电池硫酸盐化故障的脉冲充电实验方法 ,其脉冲电流的大小和周期介于正常电池的脉冲充电法和传统的消除硫酸盐化的反复充放电法之间 ,并用该法与传统方法进行对照实验。实验结果表明 ,脉冲充电法充入的电量仅为传统方法的 42 % ,但各个单体电池的电解液密度上升幅度平均为传统方法的 83 %。证明了脉冲充电法比传统方法能更有效地消除硫酸盐化 ,并由此推断出用脉冲充电法对正常电池进行恢复性充电 ,能起到防止硫酸盐化的作用 ,并延长铅酸蓄电池的循环寿命     

一种新型直流屏蓄电池监控系统

传统的直流屏均采用对蓄电池组进行整体充电的方式,通过主充、浮充和均充三种方式对蓄电池组进行充电。长期运行在这种方式下,容易造成某些蓄电池的过早损坏。提出了一种新型直流屏的设计方案．在该方案中,为每个蓄电池设计配置一个单元控制模块,负责该蓄电池的充放电过程的监控。另外设置一个总控制模块负责整个直流的控制及显示工作。各个控制模块之间通过RS-485总线与Modbus协议组成一个总线型控制系统。新方案有效地保证了蓄电池的长寿命运行。     

GEO卫星锂离子蓄电池组充电控制方式的研究

卫星电源系统多采用锂离子蓄电池作为储能装置,结合锂电池的特性研究了锂电池充电控制方式,对传统GEO卫星用锂离子电池的充电控制方式和基于下一代电源控制器的新型充电控制方式进行了对比分析。通过波形表明,传统锂电池充电控制方式,在继承氢镍电池充电控制器的基础上,依照锂离子蓄电池的特性对充电控制方法进行了改进,可满足锂离子蓄电池组的充电要求;新型的锂电池充电控制方式可有效对锂离子电池进行自主恒流恒压充电,有助于延长电池使用寿命,且易于实现对电池的保护,更适合GEO卫星锂离子蓄电池组的充电需求。     

离网光伏系统铅酸蓄电池脉冲均衡充电控制器

分析了蓄电池之间的差异对蓄电池组使用的影响。针对离网型光伏系统,设计了铅酸蓄电池的脉冲充电控制器,并采用均衡电路对蓄电池组进行了均衡管理。减少了控制器蓄电池组内各电池间的差异,提高了整体蓄电池组的寿命。     

电动汽车电池充电器的设计与研究

针对某型电动汽车的6节12V／120Ah串联的动力铅酸电池组,设计了电动汽车充电器。充电器采用两级拓扑,前级功率因数校正,后级半桥DC／DC,具有功率因数高,效率好,性能安全的优点。基于NEC78F0881单片机实现充电功能控制,采用了慢脉冲快速充电方法,达到了快速充电的效果,并使蓄电池析气量少、温升低、充电效率高,延长了电池寿命。     

基于新型双向整流器的锂电池充放电装置研究

针对当前锂动力电池的良好应用前景,介绍了一种新型的基于双向DC/DC同步半桥整流器的高效锂动力电池充放电装置。对该充放电装置的工作原理及过程进行了详细分析,同时对其硬件参数和软件算法进行了设计。最后搭建了实验平台,对单个200 Ah的锂动力电池进行了充、放电实验。实验结果验证了该装置电路拓扑结构和控制方案的可行性。     

串联锂离子电池组两级均衡方案研究

针对串联锂离子电池组在均衡过程中出现均衡时间长、能量损耗大的问题,设计了一种两级均衡拓扑,并针对该拓扑设计了一种基于电池荷电状态的变论域模糊逻辑控制策略。所提拓扑在电池组内采用改进型Buck-Boost电路,优化了均衡路径;电池组间采用集中式的单电感均衡电路,可以实现任意电池组间的均衡。所提策略在模糊逻辑控制的基础上引入伸缩因子对输入论域灵活调节,通过对均衡电流的精准调整进一步提高均衡速度和能量利用率。最后搭建均衡系统进行验证,结果表明,本文拓扑比分组Buck-Boost拓扑减少了约12.53%的均衡时间。在相同的静置和充放电条件下,与FLC算法相比,本文策略不仅减少了约20.98%的均衡时间,且提高了约7%的能量利用率。验证了本文均衡方案的可行性。     

基于电感的串联电池组新型主动均衡拓扑及控制策略

均衡技术对提高串联电池组充放电的可靠性、延长电池寿命等具有重要的意义。针对现有电感均衡电路存在能量仅能在相邻电池单体之间转移、应用场合有限以及电路中元器件数目较多等问题,提出了一种基于电感的串联电池组新型主动均衡拓扑,并研究了相应的均衡控制策略。通过对电感的选择性充放电,实现电池单体和电池组之间的能量转移,避免了能量仅在相邻电池单体之间转移而导致均衡时间过长的缺点,具有电路结构简单、易于控制等优点。通过对所提均衡电路拓扑及其开关模态的分析,以及对均衡策略的详细介绍,给出了均衡系统的整体设计方案。仿真和实验结果表明,所提出的均衡方案具有良好的均衡效果。     

下垂式控制技术在微电网中的应用

储能变流器是微电网与蓄电池组之间的连接设备,功能为实现能量的双向交换。所研发储能变流器可以实现多组电池的独立控制、系统容量的灵活配置以及电池组的灵活投切,结构设计采用多级型拓扑,包含15个并联的半桥型非隔离双向DC/DC变换器,控制策略设计为并网变流器采用SVPWM控制技术,DC/DC变换器根据设计环境设计改进下垂控制策略。所设计大功率储能变流器产品已完成相关下垂控制充/放电和满功率并网试验,充/放电电流准确跟踪指令电流并网效率超过95%,验证了设计的合理性和有效性。     

蓄电池在线充电控制电路的设计与分析

用太阳光伏电池直接对蓄电池充电,需根据蓄电池电压在线改变均充、浮充状态.通过器件的特殊设计,给出结构简单的控制电路,并进行计算和仿真验证,证明完全符合设计要求.此方法也可用于风力发电的蓄电池充电控制.     

基于双蓄电池组的微电网两阶段调度优化模型及控制策略

针对微电网应用中储能寿命损耗成本过高的瓶颈问题,提出了基[JP2]于双蓄电池组的日前日内两阶段协调调度模型与控制策略。在日前阶段,综合考虑日前预测数据、储能装置寿命及市场电价,建立了以微电网运行总成本最低为目标的经济调度模型,并利用随机权重粒子群优化算法求解该模型。在日内阶段,为应对间歇性分布式电源预测误差引起的联络线功率波动,构建了基于双蓄电池组拓扑结构的储能系统,根据蓄电池特性设计了实时控制策略,即两组蓄电池分别作为放电组、充电组,交替补偿联络线功率的正、负偏差,当任一组蓄电池达到其荷电状态的上、下限,则同时交换两组蓄电池的充、放电状态。最后,以某园区的示范微电网作为分析对象,通过实际算例验证了日前优化模型及算法的有效性,并证明了基于双蓄电池组的日内实时控制策略能有效延长蓄电池循环寿命,提高系统的经济性。