摘要：介紹了微機控制的大功率充電電源,它采用pC/104工控機作為核心,全橋變換器拓撲電路作為主電路,能夠?qū)Χ喾N動力鋰電池以多種充電方式進行充電。經(jīng)大量的實際應(yīng)用證明,設(shè)備性能穩(wěn)定、工作可靠、抗干擾能力強,解決了動力鋰電池充電技術(shù)的難題,有廣闊的應(yīng)用前景。關(guān)鍵詞：充電電源pC/104工控機全橋變換器動力鋰電池

對電動汽車能源的動力鋰電池及其充電技術(shù)的研究,往往要針對不同種類的動力鋰電池進行多種充電方式的充電試驗。這就要求研制的充電電源不僅能對不同種類的動力鋰電池進行充電,而且要能夠進行多種充電方式的充電。而目前國內(nèi)市場上銷售的充電電源,無論是常規(guī)充電電源還是智能化充電電源,都往往是針對某一類動力鋰電池的,并且只能采用單一充電方式進行充電。因此為了進行動力鋰電池充電技術(shù)的相關(guān)研究,往往要購買多臺充電電源或自行研制相應(yīng)的充電電源。前者要大量的資金和寬闊的試驗場地,而后者要較強的專業(yè)技術(shù)和較長的開發(fā)周期。本課題研制了微機控制的大功率充電電源。該電源采用pC104工業(yè)計算機作為控制核心,選取全橋變換器拓撲電路作為主電路,通過控制主電路在不同時刻的輸出電流和輸出電壓,可以實現(xiàn)多種充電方式充電;通過預置不同的參數(shù),可以對多種動力鋰電池進行充電;通過結(jié)合液晶顯示屏和手控盒,可以方便地實現(xiàn)充電方式和充電參數(shù)的預置及各采樣數(shù)據(jù)(電池端電壓、充電電流、電池表面溫度等)的顯示。1硬件設(shè)計1.1主電路設(shè)計充電電源的主電路采用目前技術(shù)上比較成熟的全橋變換拓撲電路[1],其原理圖如圖1所示。三相380V交流電壓經(jīng)三相整流橋整流、電容濾波后得到約514V的直流電壓,經(jīng)全橋逆變電路變換后得到高頻脈沖電壓,再經(jīng)高頻變壓器隔離變換后,由高頻整流器整流及濾波器濾波后得到所需的直流電壓。主電路的pWM控制方式采用常規(guī)的pWM控制方式。功率開關(guān)器件采用新型的復合器件——絕緣柵雙極晶體管1GBT,它集MOSFET和GTR的優(yōu)點于一體,具有輸入阻抗高、電壓型驅(qū)動控制、開關(guān)損耗小、飽和電壓低、通斷速度快、熱穩(wěn)定性好等優(yōu)點,是大功率全橋變換器的首選功率開關(guān)器件。變換頻率取為20kHz,利于減小高頻脈沖變壓器及副邊濾波用扼流圈的體積和重量。二次整流器件采用快恢復二極管,利于減小整流管反向恢復時間對輸出電壓的影響。

1.2控制系統(tǒng)設(shè)計充電電源重要由主電路和控制系統(tǒng)組成?？刂葡到y(tǒng)以pC/104嵌入式工業(yè)計算機為核心,配以接口電路、采樣電路、pWM控制電路及IGBT驅(qū)動電路等,可按照預置自動控制充電過程,并在充電過程中進行充電數(shù)據(jù)(包括電池端電壓、充電電流及電池表面溫度等)的自動采集、實時顯示、批量存儲及分析處理等?？刂葡到y(tǒng)組成框圖如圖2所示。1.2.1pC/104嵌入式工業(yè)計算機控制系統(tǒng)之所以采用pC/104嵌入式工業(yè)計算機,重要是考慮到pC/104嵌入式工業(yè)計算機具有以下幾方面的顯著特點[2]:(1)小型化。pC/104采用模塊化的設(shè)計方法,單個模塊的體積為90mm