10kW铅酸蓄电池充电系统设计

发布时间：2021-09-19 03:44

　　随着当下社会对能源需求的不断增加,在用电峰时可能会有供电不稳定的情况出现,而大功率铅酸蓄电池储能系统可以缓解此问题,实现削峰填谷。然而由于铅酸蓄电池充电时不合理的充电策略,可能引起蓄电池过充、欠充、发热严重,使蓄电池循环使用寿命骤减。本文针对铅酸蓄电池的充电特性和实际需求,设计了额定功率10kW的铅酸蓄电池充电系统。通过对五种电池充电策略的对比分析,最终选用恒流、恒压和浮充三阶段充电方式作为本系统的充电控制策略。系统由前级功率因数校正电路和后级直流变换电路两部分构成。为校正电网侧电流畸变,减小输入电流纹波,前级采用三级交错并联的Boost升压拓扑,使用FAN9673实现对三路并联Boost升压电路的通道管理。设计了抑制上电瞬间浪涌电流的启动保护电路,采用双闭环控制策略设计补偿电路,保证前级的直流高压输出稳定。通过对多种直流变换拓扑的比较,为减少开关管电流应力,降低开关损耗,选择ZVS移相全桥作为后级直流变换拓扑,通过谐振实现软开关。使用UCC28950产生四路两两互补的驱动输出信号,经过图腾柱结构的UCC27324增强电流驱动能力,设计驱动隔离变压器实现同一桥臂开关管的驱动隔离。设计了... 

【文章来源】：杭州电子科技大学浙江省

【文章页数】：85 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

传统充电机

年美国 VISHAY 半导体公司推出了新款功率开关管[18]，其在次级输出同步受到广泛关注，采用移相全桥和倍流整流电路的组合，大幅度提升了充电采用同步整流技术与零电压开关技术，达到高效率和高功率密度指标。2学 Akshay 教授提出基于混合调制模型的电流反馈法，将其应用在零电压开够有效拓宽输出电压范围，并将轻载时的系统功耗降至最小，该方法适用池和燃料电池的充电应用[19]。2017 年伊朗谢里夫理工大学的 Farzad Yazd有源桥（DAB）技术研发出一款大电流、高效率的公交车站专用充电系统到 50kW，具有软开关能力，但体积较为庞大[20]。内研究现状在大功率蓄电池充电方面的研究相对于国外企业和研究机构来说起步较晚引进和技术学习，目前我国的蓄电池充电技术也取得了巨大突破。1996 年学的严仰光教授提出的PWM全桥变换器软开关技术在国内掀起软开关的学生阮新波通过采用辅助谐振网络，实现零电压开关的全桥移相控制变换原理，解决全桥电路中滞后桥臂实现零电压开关难度大的问题[21]。

占空比 d图 2.19 电流纹波比与占空比关系图路工作过程中，只要驱动波形占空比在 0.33 和 0.66 附近变化，对于总输入有显著作用，虽然各个电感上的纹波不会完全抵消，但相对于单级 Boost 电有较明显改善。流替代与差分电流检测级的功率因数校正电路中需要采集流过 Boost 升压电感中的电流，经过电制芯片的乘法器中进行运算，以实现调节功能。通常采用霍尔传感器来采虑到器件体积以及成本等方面因素，本设计使用差分电流检测方法，通过样电阻来获取 IGBT 电流，在补偿电路中对电流信号缺失部分进行预测和接检测电感电流相同的结果。文中测试采用的差分电路结构如图 3.1 所示成本低廉，通过差分采集的电流信号降低了接地杂波与开关噪声，若将一接检测会引起接地回路干扰，电流检测效果对比如图 2.20 和图 2.21 所示。


本文编号：3400947