基于模块化储能的锂电池电源充电系统设计
发布时间：2021-08-02 21:28
面对资源趋紧、环境污染加重、生态系统退化的严峻形势,近年来我国不断加大生态文明建设力度,鼓励新能源电动汽车的使用与建设,一些原本使用燃油的机械设备也逐渐向电动机械化发展。由于锂电池体积小、重量轻和优良的储能特性,被广泛运用于市场,本文主要描述了锂电池充电机的设计。该充电机用于单块48V12Ah的模块化储能锂电池组充电,其中可以通过模块化锂电池组的并联,实现电池容量的扩充,本课题设计的充电机最多适用于容量为48V36Ah的模块化锂电池充电。首先通过AC-DC电路,将220V市电转换成直流电;利用TI公司生产的UCC28070芯片进行功率因数校正;接着通过半桥LLC谐振电路,利用软开关技术提高充电机整机的工作效率;最后设定相应的充电曲线,在保证锂电池安全的前提下,尽可能快速地给锂电池充电。根据所掌握的理论知识,结合该课题的要求,利用开关电源技术设计完成了一个2KW的锂电池充电机样机,并对其性能进行了实验测试。在安规认证要求的前提下,元器件的选型与设计、PCB布板时,尽可能的缩小充电机的体积,提高功率密度。该锂电池充电机功率因素校正后,PF值接近1,整机效率达92%以上,具备改进型的三阶段充...
【文章来源】：杭州电子科技大学浙江省
【文章页数】：78 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
半桥变换器拓扑结构
?２．１．２反激式变换器??反激式变换器的工作原理参考反激拓扑图２．２得知，当开关管Ｑ！导通时，电流流进变压??器乃的初级，而次级二极管截止，变压器初级电感储存能量；Ｑｉ关断时，初级电流为零，绕??组电压反向，次级二极管导通，变压器初级电感释放能量。由此工作过程可以看出，反激变??压器在开关管导通时将能量储存在变压器初级电感内，开关管关断时释放能量为负载输送能??量。与开关管导通时向负载传输能量的正激式变换器截然不同，从功能上看，反激变压器可??以看成是储能电感。??Ｔ１?Ｄｌ＾ｊ???１?一ｐ．?ｏｒ，??Ｌｒｆ－ｆｍ??Ｉ直流电压控制ｉ????＾?１脉宽调制器?１?Ｖｒｅｆ??图２．２反激变换器拓扑电路??反激变换器拓扑一般应用于输出功率为１５０Ｗ以下的小功率电源，其最大优点是不需要??输出电感，缩减了电路系统的成本和体积。反激变换器的工作模式可以分为：连续模式和断??续模式。如图２．３（ａ）和（ｂ）所示
？■＇？续??（ｄ）?＿??断续模式下反激变压器初级电流波形；（ｂ）断续模式下反激变压器次级电流波形；??连续模式下反激变压器初级电流波形；（ｄ）连续模式下反激变压器次级电流波形。??图２．３反激变换器在不同工作模式下的电流波形??术的基本原理??数校正（Ｐｏｗｅｒ?Ｆａｃｔｏｒ?Ｃｏｒｒｅｃｔｉｏｎ，ＰＦＣ）技术按照是否使用有源器件，可正（Ｐａｓｓｉｖｅ?Ｐｏｗｅｒ?Ｆａｃｔｏｒ?Ｃｏｒｒｅｃｔｉｏｎ，?ＰＰＦＣ）和有源功率因数校正（Ａｃｔｉｖｅ?ＰＰＦＣ）。无源功率因数校正又称被动式ＰＦＣ，采用电感、电容构成补偿正又称主动式ＰＦＣ，其电路由电感、电容和控制电路组成，ＡＰＦＣ能，但是成本也要比ＰＰＦＣ高。现如今也有无桥ＰＦＣ电路技术的应用，１８＿２（）］。??功率因素校正技术??电路如图２．４所示，通过整流桥电路后，连接滤波电感和滤波电容构单，工作频率低，ＥＭＩ小［２１］。??滤波电感??
【参考文献】：
期刊论文
[1]改革开放40年中国经济发展与环境质量的关系分析[J]. 袁晓玲,邸勍,李政大. 西安交通大学学报(社会科学版). 2018(06)
[2]我国新能源储能技术创新能力提升研究[J]. 马君功,张帅,冯欣,李潇潇. 山东工业技术. 2018(23)
[3]电动汽车用锂电池快速充电技术研究[J]. 叶剑晓,于春梅,梁奇. 电气传动. 2018(06)
[4]锂电池五阶段新型快速充电方法研究[J]. 李文华,王炳龙,马源鸿,王立国. 电源技术. 2018(06)
[5]智能型充电机在高速动车组中的应用[J]. 陈宏,张晋芳,牛勇,刘革莉,张丹,赵一洁. 铁道机车车辆. 2014(04)
[6]18650型钛酸锂/锰酸锂电池负极配方的优化[J]. 李佳,蒿豪,姚一一,廖文俊. 电池. 2014(01)
[7]开关电源变换器拓扑结构的研究[J]. 张清枝. 新乡学院学报. 2014(02)
[8]电动汽车传导式充电机关键技术[J]. 颜湘武,肖湘宁,张波,范辉. 电力电子技术. 2011(12)
[9]零反向恢复损耗的交错并联单相PFC电路[J]. 姚刚,邓焰,何湘宁. 电力电子技术. 2006(02)
博士论文
[1]锂离子动力电池充电特性及优化控制技术研究[D]. 孙维毅.吉林大学 2018
[2]单级功率因数校正技术[D]. 许化民.南京航空航天大学 2002
硕士论文
[1]电动汽车车载充电系统及控制策略研究[D]. 王延博.山东理工大学 2018
[2]高效率AC/DC开关电源设计[D]. 徐瑞.东南大学 2018
[3]一种多模式的锂电池充电芯片的设计[D]. 梁湛.电子科技大学 2016
[4]1.5kW半桥LLC谐振DC/DC变换器的研究[D]. 闫大鹏.哈尔滨工业大学 2015
[5]高效率LLC谐振变换器研究[D]. 戈现勉.浙江大学 2015
[6]交错并联有源功率因数校正器的研究[D]. 郑航.重庆大学 2014
[7]半桥LLC谐振DC/DC变换器的研究[D]. 童辉.南京理工大学 2012
[8]新型节能充电机的研究与设计[D]. 黄瑜侃.华中科技大学 2011
[9]交错并联Boost PFC变换器的研究[D]. 王山山.浙江大学 2010
[10]LLC谐振开关变换器的研究[D]. 李大伟.南京航空航天大学 2010
本文编号：3318305
【文章来源】：杭州电子科技大学浙江省
【文章页数】：78 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
半桥变换器拓扑结构
?２．１．２反激式变换器??反激式变换器的工作原理参考反激拓扑图２．２得知，当开关管Ｑ！导通时，电流流进变压??器乃的初级，而次级二极管截止，变压器初级电感储存能量；Ｑｉ关断时，初级电流为零，绕??组电压反向，次级二极管导通，变压器初级电感释放能量。由此工作过程可以看出，反激变??压器在开关管导通时将能量储存在变压器初级电感内，开关管关断时释放能量为负载输送能??量。与开关管导通时向负载传输能量的正激式变换器截然不同，从功能上看，反激变压器可??以看成是储能电感。??Ｔ１?Ｄｌ＾ｊ???１?一ｐ．?ｏｒ，??Ｌｒｆ－ｆｍ??Ｉ直流电压控制ｉ????＾?１脉宽调制器?１?Ｖｒｅｆ??图２．２反激变换器拓扑电路??反激变换器拓扑一般应用于输出功率为１５０Ｗ以下的小功率电源，其最大优点是不需要??输出电感，缩减了电路系统的成本和体积。反激变换器的工作模式可以分为：连续模式和断??续模式。如图２．３（ａ）和（ｂ）所示
？■＇？续??（ｄ）?＿??断续模式下反激变压器初级电流波形；（ｂ）断续模式下反激变压器次级电流波形；??连续模式下反激变压器初级电流波形；（ｄ）连续模式下反激变压器次级电流波形。??图２．３反激变换器在不同工作模式下的电流波形??术的基本原理??数校正（Ｐｏｗｅｒ?Ｆａｃｔｏｒ?Ｃｏｒｒｅｃｔｉｏｎ，ＰＦＣ）技术按照是否使用有源器件，可正（Ｐａｓｓｉｖｅ?Ｐｏｗｅｒ?Ｆａｃｔｏｒ?Ｃｏｒｒｅｃｔｉｏｎ，?ＰＰＦＣ）和有源功率因数校正（Ａｃｔｉｖｅ?ＰＰＦＣ）。无源功率因数校正又称被动式ＰＦＣ，采用电感、电容构成补偿正又称主动式ＰＦＣ，其电路由电感、电容和控制电路组成，ＡＰＦＣ能，但是成本也要比ＰＰＦＣ高。现如今也有无桥ＰＦＣ电路技术的应用，１８＿２（）］。??功率因素校正技术??电路如图２．４所示，通过整流桥电路后，连接滤波电感和滤波电容构单，工作频率低，ＥＭＩ小［２１］。??滤波电感??
【参考文献】：
期刊论文
[1]改革开放40年中国经济发展与环境质量的关系分析[J]. 袁晓玲,邸勍,李政大. 西安交通大学学报(社会科学版). 2018(06)
[2]我国新能源储能技术创新能力提升研究[J]. 马君功,张帅,冯欣,李潇潇. 山东工业技术. 2018(23)
[3]电动汽车用锂电池快速充电技术研究[J]. 叶剑晓,于春梅,梁奇. 电气传动. 2018(06)
[4]锂电池五阶段新型快速充电方法研究[J]. 李文华,王炳龙,马源鸿,王立国. 电源技术. 2018(06)
[5]智能型充电机在高速动车组中的应用[J]. 陈宏,张晋芳,牛勇,刘革莉,张丹,赵一洁. 铁道机车车辆. 2014(04)
[6]18650型钛酸锂/锰酸锂电池负极配方的优化[J]. 李佳,蒿豪,姚一一,廖文俊. 电池. 2014(01)
[7]开关电源变换器拓扑结构的研究[J]. 张清枝. 新乡学院学报. 2014(02)
[8]电动汽车传导式充电机关键技术[J]. 颜湘武,肖湘宁,张波,范辉. 电力电子技术. 2011(12)
[9]零反向恢复损耗的交错并联单相PFC电路[J]. 姚刚,邓焰,何湘宁. 电力电子技术. 2006(02)
博士论文
[1]锂离子动力电池充电特性及优化控制技术研究[D]. 孙维毅.吉林大学 2018
[2]单级功率因数校正技术[D]. 许化民.南京航空航天大学 2002
硕士论文
[1]电动汽车车载充电系统及控制策略研究[D]. 王延博.山东理工大学 2018
[2]高效率AC/DC开关电源设计[D]. 徐瑞.东南大学 2018
[3]一种多模式的锂电池充电芯片的设计[D]. 梁湛.电子科技大学 2016
[4]1.5kW半桥LLC谐振DC/DC变换器的研究[D]. 闫大鹏.哈尔滨工业大学 2015
[5]高效率LLC谐振变换器研究[D]. 戈现勉.浙江大学 2015
[6]交错并联有源功率因数校正器的研究[D]. 郑航.重庆大学 2014
[7]半桥LLC谐振DC/DC变换器的研究[D]. 童辉.南京理工大学 2012
[8]新型节能充电机的研究与设计[D]. 黄瑜侃.华中科技大学 2011
[9]交错并联Boost PFC变换器的研究[D]. 王山山.浙江大学 2010
[10]LLC谐振开关变换器的研究[D]. 李大伟.南京航空航天大学 2010
本文编号：3318305
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