飞机蓄电池均衡充放电技术研究

发布时间：2018-02-09 11:00

  本文关键词： 串联蓄电池组 不一致性 非耗散型均衡 均衡电路 均衡策略　出处：《南京航空航天大学》2016年硕士论文　论文类型：学位论文

【摘要】：航空蓄电池是飞机电源系统的重要组成部分,可以在飞机主电源发生故障时为飞机的关键设备供电,保障飞机的安全行驶与着陆。飞机蓄电池在使用过程中需串联成组才能满足设备的功率需求,但是由于串联电池组中单体电池的内部特性差异,导致在充放电过程中各单体电池的工作状态不一致,严重影响蓄电池组的安全性和使用寿命。因此研究蓄电池组均衡充放电技术,设计有效的均衡系统改善电池组的不一致性具有重要的科学意义与工程应用价值。本文主要研究了飞机蓄电池均衡充放电关键技术,具体研究内容包括:(1)分析了蓄电池组均衡电路分类与特性,采用了双向Buck-Boost能量非耗散型均衡电路结构,并对均衡电路工作原理以及基本参数进行分析设计,对均衡系统常用的控制变量进行对比分析,选取了电池端电压作为均衡控制变量。(2)研究了蓄电池组均衡控制策略,根据均衡电路的具体工作方式,结合常用的均衡策略的优点设计控制策略,可以优化均衡效果。在MATLAB环境下搭建均衡系统仿真模型,针对不同电压分布情况的电池组进行均衡,验证均衡方案的可行性及有效性。(3)设计并搭建了电池组均衡充放电实验平台,硬件部分实现了主控制器模块、均衡电路模块、驱动电路模块、信号采集模块等电路的设计,软件部分根据系统功能及相应的均衡控制策略完成程序设计,同时开发上位机监控显示界面,用于监控均衡实验过程和参数标定。(4)在实验平台上对镍镉蓄电池组进行均衡充放电实验,实验结果表明所设计的均衡系统不仅能够显著改善电池组的不一致性,而且还能有效的延长蓄电池组的充放电时间,提高了电池组整体的容量利用率。
[Abstract]:Aircraft battery is an important part of aircraft power supply system. It can supply power to the key equipment of aircraft when the main power supply of aircraft is broken down. In order to meet the power demand of the equipment, the battery in series must be in series to meet the power requirement. However, due to the difference of the internal characteristics of the single cell in the battery pack, In the process of charging and discharging, the working state of each single cell is not consistent, which seriously affects the safety and service life of the battery group. Therefore, the balanced charge and discharge technology of the battery group is studied. It has important scientific significance and engineering application value to design an effective equalization system to improve the inconsistency of battery pack. This paper mainly studies the key technology of aircraft battery equalization charge and discharge. The specific research contents include: (1) analyzing the classification and characteristics of the equalization circuit of the battery group, adopting the bi-directional Buck-Boost energy non-dissipative equalization circuit structure, and analyzing and designing the working principle and the basic parameters of the equalization circuit. The control variables commonly used in the equalization system are compared and analyzed. The battery terminal voltage is selected as the equalization control variable. The equalization control strategy of the battery group is studied. According to the specific working mode of the equalization circuit, The equalization effect can be optimized by combining the advantages of common equalization strategies. The simulation model of equalization system is set up in MATLAB environment, and the equalization of batteries with different voltage distribution is carried out. Verify the feasibility and effectiveness of the equalization scheme design and build the battery battery balanced charging and discharging experimental platform, the hardware part of the main controller module, equalization circuit module, driving circuit module, signal acquisition module circuit design, etc. The software part completes the program design according to the system function and the corresponding balanced control strategy, and develops the monitor and display interface of the upper computer at the same time. It is used to monitor the process of equalization experiment and parameter calibration. (4) the balanced charge and discharge experiments of Nickel-cadmium battery are carried out on the experimental platform. The experimental results show that the designed equalization system can not only significantly improve the inconsistency of the battery pack. Moreover, it can effectively prolong the charge and discharge time of battery group and improve the capacity utilization ratio of battery pack as a whole.
【学位授予单位】：南京航空航天大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：V242

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本文编号：1497776