锂电池化成双向DC/DC模块及并行扩展技术研究与实现
发布时间：2021-11-23 13:21
能源问题是当今社会关注的热点,锂离子电池由于自身的优异特性得到了广泛运用,同时随着锂离子电池应用领域的增加,锂离子动力电池组的出现显得顺理成章。高性能高质量的锂电池化成设备是每家电池制造厂商大力研究的重点项目,目前国内在锂离子电池化成设备领域,普遍存在化成功率小、设备可控性差的问题。因此研究大容量,高效率,扩展性强的锂电池化成系统十分必要。本文主要研究解决两个问题:一是实现满足锂电池化成系统需求的双向DC/DC模块硬件电路设计;二是通过数字控制方式解决双向DC/DC模块并联工作时的均流问题,实现双向DC/DC模块的可扩展。运用MATLAB simulink软件建立了Buck/Boost双向DC/DC对锂电池充放电的电路模型,仿真了恒流充电、恒压充电及恒流放电三种工作模式并分析了仿真结果。设计并实现了双向DC/DC模块的硬件,详细的分析了核心元器件如充电电感、滤波电容、PWM波控制芯片的选择,最后以Buck/Boost结构的主功率电路为核心,搭建了控制电路、采样电路、保护电路、自校自检电路等子电路。建立了Buck/Boost双向DC/DC并联对锂电池充电的电路模型,通过仿真详尽的分析了恒...
【文章来源】：电子科技大学四川省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：84 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
Buck/Boost双向DCIDC主功率电路
放大器 1 的同相输入端引脚 1 接电流检测值 testi，反相输入端脚 2 接电流设定值 seti。放大器 2 的同相输入端引脚 16 接电压检测值 testv，反输入端引脚 15 接电压设定值 setv。FB 引脚 3 为高电平时，TL494 停止工作，所把 FB 接总开关信号及保护电路的输出信号。当电路工作在恒流充电模式时，setv 设为 5V 高电平，testv 为锂电池电压始小于 5V，所以放大器 2 的输出始终为低电平；seti 设为 0~4V（对应 0~20A），te检测到电路电流的大小，反馈至 TL494，所以 PWM 波只受放大器 1 的影响。当电路工作在恒压充电模式时，seti 设为 5V 高电平，testi 始终小于 5v，所放大器 1 的输出始终为低电平；setv 设为 0~5V 的恒压充电值，testv 为锂电池充电压，此时 PWM 波只受电压值影响。根据电路的工作频率，求出外接 RC 振荡电路中电容与电阻的值，由式（3-91.1OSCT TFC R (3其中OSCF 为 10K；则取 C 为 0.01uf 的贴片电容，电阻为 10k 的电阻。
图 3-11 HDN3-12S24A1 电源模块接口图路与充电控制相似，放大器 1 的同相输入端引脚引脚 2 接电流设定值 seti。放大器 2 的同相输入相输入端引脚 15 接电压设定值 testv。恒流放电模式时，setv 设为 2.5V 锂电池放电保护放大器 2 的输出始终为低电平；seti 设为 0~4V（对的大小，与 seti 比较调整 PWM 波，使放电电流TD4BF3NI2+61NI2-51NI1+1NI1-2CO31ERF411C82C1TC51E92E01TR6VCC12GND7U9TL49412GNDGND1KR61Res21KR43Res2C510.01uFC31Cap5.1KR55Res2+12VGND1KR60Res2GNDZ_D_012Q19PNPQ18NPN+12V
【参考文献】：
期刊论文
[1]锂离子蓄电池的市场发展[J]. 路慧,苏金然. 电源技术. 2006(07)
[2]低压大电流DC/DC变换器拓扑分析[J]. 庞永强,梁冠安. 电力电子技术. 2002(04)
[3]锂离子电池原理、研究现状与应用前景[J]. 陈洪超,李相东. 军事通信技术. 2001(01)
[4]大功率低压大电流开关电源输出电路研究[J]. 李威,杨涛,李晓帆. 船电技术. 1999(04)
[5]DC-DC变换器控制方法研究现状[J]. 吴爱国,李际涛. 电力电子技术. 1999(02)
[6]锂离子电池的研究进展[J]. 王新喜,宫志刚,尹燕华,周智勇. 舰船防化. 2005 (01)
博士论文
[1]大功率双向DC-DC变换器拓扑结构及其分析理论研究[D]. 许海平.中国科学院研究生院（电工研究所） 2005
硕士论文
[1]大容量锂离子电池化成设备监控系统的研究[D]. 刘峥.北京交通大学 2010
[2]大功率开关电源并联均流系统的研究[D]. 申翔.合肥工业大学 2007
[3]基于最大均流法的DC/DC变换器并联系统研究[D]. 王宇飞.中国科学院研究生院（电工研究所） 2004
[4]平均电流模式PWM降压开关电源设计[D]. 吴霜菊.东南大学 2004
本文编号：3513968
【文章来源】：电子科技大学四川省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：84 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
Buck/Boost双向DCIDC主功率电路
放大器 1 的同相输入端引脚 1 接电流检测值 testi，反相输入端脚 2 接电流设定值 seti。放大器 2 的同相输入端引脚 16 接电压检测值 testv，反输入端引脚 15 接电压设定值 setv。FB 引脚 3 为高电平时，TL494 停止工作，所把 FB 接总开关信号及保护电路的输出信号。当电路工作在恒流充电模式时，setv 设为 5V 高电平，testv 为锂电池电压始小于 5V，所以放大器 2 的输出始终为低电平；seti 设为 0~4V（对应 0~20A），te检测到电路电流的大小，反馈至 TL494，所以 PWM 波只受放大器 1 的影响。当电路工作在恒压充电模式时，seti 设为 5V 高电平，testi 始终小于 5v，所放大器 1 的输出始终为低电平；setv 设为 0~5V 的恒压充电值，testv 为锂电池充电压，此时 PWM 波只受电压值影响。根据电路的工作频率，求出外接 RC 振荡电路中电容与电阻的值，由式（3-91.1OSCT TFC R (3其中OSCF 为 10K；则取 C 为 0.01uf 的贴片电容，电阻为 10k 的电阻。
图 3-11 HDN3-12S24A1 电源模块接口图路与充电控制相似，放大器 1 的同相输入端引脚引脚 2 接电流设定值 seti。放大器 2 的同相输入相输入端引脚 15 接电压设定值 testv。恒流放电模式时，setv 设为 2.5V 锂电池放电保护放大器 2 的输出始终为低电平；seti 设为 0~4V（对的大小，与 seti 比较调整 PWM 波，使放电电流TD4BF3NI2+61NI2-51NI1+1NI1-2CO31ERF411C82C1TC51E92E01TR6VCC12GND7U9TL49412GNDGND1KR61Res21KR43Res2C510.01uFC31Cap5.1KR55Res2+12VGND1KR60Res2GNDZ_D_012Q19PNPQ18NPN+12V
【参考文献】：
期刊论文
[1]锂离子蓄电池的市场发展[J]. 路慧,苏金然. 电源技术. 2006(07)
[2]低压大电流DC/DC变换器拓扑分析[J]. 庞永强,梁冠安. 电力电子技术. 2002(04)
[3]锂离子电池原理、研究现状与应用前景[J]. 陈洪超,李相东. 军事通信技术. 2001(01)
[4]大功率低压大电流开关电源输出电路研究[J]. 李威,杨涛,李晓帆. 船电技术. 1999(04)
[5]DC-DC变换器控制方法研究现状[J]. 吴爱国,李际涛. 电力电子技术. 1999(02)
[6]锂离子电池的研究进展[J]. 王新喜,宫志刚,尹燕华,周智勇. 舰船防化. 2005 (01)
博士论文
[1]大功率双向DC-DC变换器拓扑结构及其分析理论研究[D]. 许海平.中国科学院研究生院（电工研究所） 2005
硕士论文
[1]大容量锂离子电池化成设备监控系统的研究[D]. 刘峥.北京交通大学 2010
[2]大功率开关电源并联均流系统的研究[D]. 申翔.合肥工业大学 2007
[3]基于最大均流法的DC/DC变换器并联系统研究[D]. 王宇飞.中国科学院研究生院（电工研究所） 2004
[4]平均电流模式PWM降压开关电源设计[D]. 吴霜菊.东南大学 2004
本文编号：3513968
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