基于單片機(jī)的蓄電池容量校核系統(tǒng)

基于單片機(jī)的蓄電池容量校核系統(tǒng)

0功率轉(zhuǎn)換電路電動(dòng)機(jī)車的安全和可靠性主要取決于電池技術(shù)。過去，由于技術(shù)不成熟，蓄電池的充放電、過壓、欠壓保護(hù)的檢測(cè)都是通過人工操作完成的，精度難以保證，又浪費(fèi)大量人力物力。伴隨著IGBT、GRT等電力電子技術(shù)優(yōu)良開關(guān)器件的出現(xiàn)，市面上涌現(xiàn)出大量新型的功率轉(zhuǎn)換電路。本文采用80C196KB單片機(jī)，設(shè)計(jì)了基于單片機(jī)控制的蓄電池容量校核系統(tǒng)，介紹了主電路、控制電路的組成以及監(jiān)控系統(tǒng)硬件接口的工作原理。1放電控制電路本文設(shè)計(jì)出當(dāng)電流為462A時(shí)，蓄電池可以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)恒流充電、自動(dòng)放電的電路，采用BUCK電路結(jié)構(gòu)，實(shí)時(shí)檢測(cè)蓄電池充電以及放電電流、蓄電池的容量及蓄電池組總電壓，從而自動(dòng)實(shí)現(xiàn)三充兩放程序。主電路結(jié)構(gòu)：如果實(shí)驗(yàn)用三相全控橋操控技術(shù)，主電路處于整流的狀態(tài)，則蓄電池開始充電；在放電時(shí)，存儲(chǔ)在蓄電池里的化學(xué)能換成電能，釋放到交流電網(wǎng)，可以節(jié)約大量能量。SCR是具有不可控性的，因?yàn)樵茨孀円装l(fā)生顛覆，所以有可能造成逆變的失敗，可靠性就會(huì)大大降低。為此，選用開關(guān)頻率高，電流穩(wěn)定精度高，可靠性高的BUCK電路結(jié)構(gòu)?？刂齐娐返慕Y(jié)構(gòu)：IGBT集成模塊驅(qū)動(dòng)電路—EXB841會(huì)作為優(yōu)先選擇，它在體積、效率、可靠性等方面都比分立元件的驅(qū)動(dòng)更具有優(yōu)勢(shì)，而且其內(nèi)部有過流檢測(cè)及過載慢柵壓等控制功能，抗干擾能力強(qiáng)，保護(hù)靈敏、可靠快速。采用TL494集成芯片除了可以產(chǎn)生理想的PWM波外，其內(nèi)部集成的誤差放大器可以充分利用，形成電流閉環(huán)調(diào)節(jié)器以實(shí)現(xiàn)恒流充放電。高性能的80C196單片機(jī)可以實(shí)現(xiàn)對(duì)電壓電流無誤的監(jiān)控調(diào)節(jié)，滿足了電流的高精度等一些技術(shù)問題。充電機(jī)功率因數(shù)相對(duì)較高，電流穩(wěn)定且精度高，無靜態(tài)可聽噪聲，電路相對(duì)簡單，體積較小，分量較輕，成本也較低，性價(jià)比極高。2bck電路的放電該系統(tǒng)是由三部分組合而成：BUCK為電路中心的恒流充電、放電主回路；驅(qū)動(dòng)、檢測(cè)、保護(hù)回路；以單片機(jī)控制為主的監(jiān)控電路。系統(tǒng)的組成框如圖1所示。在充電時(shí)，觸頭保持原態(tài),交流源經(jīng)過三相不控橋整流濾波過后,BUCK電路再向蓄電池組提供電力。80C196KB單片機(jī)檢測(cè)表明，電壓達(dá)到最大容量的時(shí)候,軟件控制送入一個(gè)低電平,而后接觸器線圈KM就會(huì)得電,常開閉合則相應(yīng)觸頭KM產(chǎn)生動(dòng)作,常閉斷開，電路自動(dòng)轉(zhuǎn)入向R0放電過程。80C196KB可以控制PWM波的占空比，外圍電路構(gòu)成的PI調(diào)節(jié)器實(shí)現(xiàn)了恒流充放電。本系統(tǒng)還具有過壓、過流、過放電保護(hù)功能，單片機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)具有報(bào)警功能。漢顯液晶顯示可同時(shí)顯示電壓電流狀態(tài)。單向脈動(dòng)電壓的電路采用的是由二極管構(gòu)成的整流電路。該設(shè)計(jì)采用的是三相不控橋式整流方案。為了降低其中的脈動(dòng)直流分量，必須采用濾波電路，將整流器輸出的脈動(dòng)直流轉(zhuǎn)變成平滑的直流，同時(shí)抑制高頻干擾。2.1主要充電電路恒流充電機(jī)主電路如圖2所示，開關(guān)管由絕緣柵型三極管IGBT為主組合。如果IGBT的占空間比為D,且BUCK電路的輸入電壓為U2.2bck電路的設(shè)計(jì)蓄電池的電路采用直接對(duì)電阻放電法。為保證蓄電池的使用壽命，如圖3所示的BOOST電路中，電池和電抗器串聯(lián)造成電流不可突變，蓄電池的恒流放電場(chǎng)合是最合適的方法，缺點(diǎn)是BOOST電路的占空比控制起來相對(duì)復(fù)雜。BUCK電路具有應(yīng)用廣泛、控制簡單的特點(diǎn)。如圖4所示，將蓄電池的脈沖放電電流轉(zhuǎn)換為恒定電流后，設(shè)置了一個(gè)LC濾波電路，目的是保證了蓄電池的電流的恒定。電阻反并聯(lián)了一個(gè)續(xù)流的二極管，目的是為了避免等效電感所引起的開關(guān)過電壓。2.3具有多個(gè)電路組合特點(diǎn)的電TL494作為第二代脈寬調(diào)制型電路，具有性能優(yōu)越、價(jià)格低廉的特點(diǎn)。它由振蕩器、誤差放大器、觸發(fā)器、基準(zhǔn)和邏輯等多個(gè)電路組合而成。振蕩器的頻率由外接的R2.4igbt過電流情況下保護(hù)作用日本富士公司生產(chǎn)的EXB841，它是一個(gè)性能良好的IGBT專用驅(qū)動(dòng)芯片。該芯片主要由放大器部分、過電流模塊、5V電壓基準(zhǔn)部分。管腳6是通過快速二極管VD6連接到集電極。通過檢測(cè)集電極、發(fā)射級(jí)的電壓來判斷IGBT是否會(huì)出現(xiàn)短路現(xiàn)象。如圖6所示，主開關(guān)管IGBT過電流時(shí)，EXB841的5個(gè)管腳輸出低電平，光耦VL1有輸出，EXB841的15管腳被鉗位，從而封鎖PWM信號(hào)，然后實(shí)現(xiàn)對(duì)EXB841軟關(guān)斷，實(shí)現(xiàn)對(duì)主開關(guān)管IGBT保護(hù)作用。用電壓比較器，充電過程中，當(dāng)傳感器檢測(cè)到的值，大于允許蓄電池充電達(dá)到V(1）單門限電壓比較器缺點(diǎn)是抗干擾能力差，優(yōu)點(diǎn)是高靈敏和簡潔。(2)Vfb中含有噪聲和干擾電壓時(shí)，Vo就會(huì)高低不平，導(dǎo)致比較器的不穩(wěn)定。(3）引入正反饋網(wǎng)絡(luò)就構(gòu)成了遲滯比較器的前提是以反相輸入單門限比較器為基礎(chǔ)。(4）正反饋的作用會(huì)使比較器的門限電壓是隨輸出電壓Vo變化?；夭铍妷簽椋?.5基于ram與將其直接擴(kuò)展r/d或b/d設(shè)置的雙網(wǎng)融合方式80C196KB單片機(jī)內(nèi)部電路主要由八通道模擬多路轉(zhuǎn)換采集模塊、10位A/D轉(zhuǎn)換器以及采樣保持電路組成。采用逐次比較方式來完成信號(hào)的轉(zhuǎn)換，并且A/D輸入的電壓控制在0～Vref參考電壓范圍。RAM和ROM的檢測(cè)是通過CPU地址總線、數(shù)據(jù)總線以及存儲(chǔ)器相連的。通過送出的地址碼來選擇RAM或ROM。雙向數(shù)據(jù)通道是由數(shù)據(jù)總線、CPU和存儲(chǔ)器構(gòu)成。80C196KB單片機(jī)是沒有提供專門的地址總線、數(shù)據(jù)總線和控制總線的，而用P3、P4I/O口作為16位數(shù)據(jù)和地址復(fù)用。圖7所示為單片機(jī)擴(kuò)展ROM接線圖。圖8所示為單片機(jī)擴(kuò)展RAM接線圖。3恒流充放電電路本文對(duì)蓄電池的主電路、控制電路、檢測(cè)電路等多個(gè)電路結(jié)構(gòu)做了較為詳細(xì)的介紹，該系統(tǒng)的主要組成是恒流充放電主電路