锂电池充放电用半桥电路的研究
发布时间：2020-05-27 06:28
【摘要】：随着化石能源的消耗和环境的恶化,可持续发展越来越受到人们的重视。锂电池由于其比能量高、自放电小、无记忆性、循环寿命长等优点广泛应用于各行各业各种电力储能设备中,例如可携带移动电子产品、航空航天、电动汽车等。随着锂电池行业的蓬勃发展,锂电池方向的相关人才的需求也急剧攀升。针对锂电池及其相关专业的高职院校学生的实训教学课程,本文设计了一台小功率锂电池充放电设备,既可以对锂电池进行恒流恒压充电,也可以对锂电池进行恒流限压放电。本文首先选择半桥型变换器为主要研究对象,分析了它的工作原理和特点,基于MATLAB/Simulink仿真软件根据电路的参数对其设计进行软件仿真,搭建了电力电子平台,验证了电路的可行性。但是半桥型变换器工作在高阶降压模式时,占空比过小,电路不能稳定输出。为解决这些问题,本文对一种抽头电感(Tapped Inductor,简称TI)半桥降压变换器的工作原理进行了理论分析,并对其进行改造,使其功率可以双向流动。对其中的耦合电感进行了匝数选择和参数计算,并对该电路进行了软件仿真,验证了理论的正确性。其次对半桥型变换器的控制电路进行设计。首先对锂电池充放电方法进行简单介绍,基于恒流恒压充电和恒流限压放电方法进行控制电路的原理分析。然后对锂电池测试芯片、脉宽调制(Pulse Width Modulation,简称PWM)控制器芯片、驱动芯片进行选型,并对锂电池测试芯片进行电路设计和环路参数计算,对PWM脉冲电路进行工作频率设置、最大占空比设置、软启动时间设置、工作模式设置,对驱动电路进行外围电路的参数计算和设计。最后,根据上述半桥型变换器主电路和控制电路的原理分析、器件选型、电路设计,搭建了相应的电路实验平台,对变换器的主电路和控制电路各模块进行检测和调试,使变换器可以实现对1～4串锂电池充放电的目标。
【图文】：
（２）邋Ｂｏｏｓｔ模式仿真逡逑１）逦＾＝２Ｖ逡逑图２－１０是半桥型电路工作在Ｂｏｏｓｔ模ＳＦＭ，＝２Ｖ时，功率反向传输的主要波逡逑形。由公式（２－８）计算得下管占空比Ｚｂ为０．９２。图２－１０（ａ）和２－１０（ｂ）分别为上下逡逑管的驱动脉冲，即上管保持截止，下管以０．９２的占空比工作。图２－１０（ｃ）为电感电逡逑流波形，下管Ｑ２开通时电感电流线性增长，关断时电感电流线性下降。图２－１０（ｄ）逡逑为电源侧电压波形。逡逑１逦！逦ｊ逦｜逦！逦！逦１逦｛逦逦１逦１逦！逦１逦！逦１逦！逦逡逑ＣｓＪ邋＾逦｜｜逦＿邋｜｜逦ＩＩ逡逑Ｑ邋０．５－逦逦一逦邋逦－逦—邋．逦－邋ｑ逡逑与逦与’逡逑忘逦０邋逦粑逦０．５逦－逦－逡逑＾邋ｎｃ逦逦逦Ｊ逦１逦ｉ逦邋妇逡逑N邋＿0．５逦：逦Ｍ邋一逡逑－１逦１逦逦１逦１逦１逦逦逦逦Ｉ邋0逦＜逦１逦ｉ——＊逦１逦１逦逦—逡逑０．１０００８邋０．１００１邋０．１００１２邋０．１００１４邋０．１００１６邋０．１００１８邋０．１００２逦０．１０００８邋０．１００１邋０．１００１２邋０．１００１４邋０．１００１６邋０．１００１８邋０．１００２逡逑时间／Ｓ逦时间／Ｓ逡逑ａ）逦ｂ）逡逑0卜．邋．．Ｉ逦…………－？：—４—ｉ．．．．．．．．——ｊ邋、逦ｊ邋■逦；逦■逦ｉ邋ｎ逡逑ｇ逦＞逡逑ｉ邋－５邋—－—．Ｉ逦逦逦一一－———————：…．－Ｉ３。卜—逡逑u族巍鲥澹掊危危诲危危危哄危灰诲义希掊澹，
本文编号：2683106
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