智能充电系统的设计与实现
基于智能控制的智能充电桩设计与实现
基于智能控制的智能充电桩设计与实现随着新能源汽车的普及，智能充电桩也逐渐得到了广泛应用。
与传统充电桩相比，智能充电桩在安全性、智能化程度和充电速度等方面都有明显的优势。
本文将介绍一种基于智能控制的智能充电桩的设计方案和实现过程。
一、智能充电桩设计方案1.硬件设计智能充电桩的硬件设计比较复杂。
设计时需要考虑到充电桩的安全性、耐用性和电量计算等因素。
我们主要从以下几个方面进行设计：（1）电源系统设计电源是充电桩的核心部件之一。
我们可以考虑使用交流直流双向充电桩，在电力供应充足的情况下，将直流电源送入电池，同时也可以将电池的能量通过交流电源供电网络供应给其他设备，从而实现充电和能量回收。
（2）智能控制系统设计智能控制是智能充电桩的关键部分。
我们可以利用单片机或嵌入式系统，编写控制程序来对充电桩进行智能化控制。
具体来说，我们可以采用微型计算机、可编程控制器等硬件平台，运用C语言、Java等高级程序语言进行编程，实现智能控制。
（3）通讯系统设计通讯系统是智能充电桩的外部输入输出接口，可用于监控电池充电状态、调整充电桩电参数、接收故障信息等。
我们可以使用GPRS、Wi-Fi等网络通讯方式，将充电桩与网络进行连接。
2.软件设计充电桩的软件设计也非常重要。
软件设计需要包括以下几个部分：（1）控制算法设计控制算法是智能充电桩的核心技术。
我们可以运用PID控制算法、模糊控制算法等复杂算法，将电池的充电电流、电压、温度等因素进行动态调整，实现智能控制。
（2）数据采集与分析设计我们需要对充电桩进行数据采集，包括充电桩的输入电流、电压、输出电流、电压等多个方面的数据。
同时，我们需要对这些数据进行分析，以便实现更加智能化的控制。
二、智能充电桩的实现过程智能充电桩的实现过程较为复杂，需要先进行试验验证，然后再逐步优化控制算法和软件设计。
1.试验验证试验验证主要是为了检验充电桩的性能和安全性。
我们需要通过实际测试对充电桩的各项性能进行评估。
充电桩智能控制系统的设计与实现
充电桩智能控制系统的设计与实现随着电动汽车的不断普及，充电桩已成为城市发展的必要设施之一。
随着科技的发展，充电桩的控制系统也在不断创新，越来越智能化。
本文将介绍充电桩智能控制系统的设计与实现。
一、需求分析充电桩的智能控制系统需要满足以下需求：1. 实现远程控制和监测：用户可以通过手机 APP 等方式轻松查询充电桩的使用情况，远程启停充电桩等，充分满足用户的便利性和实用性。
2. 安全可靠：充电桩是一种高压设备，安全可靠是至关重要的。
智能控制系统需要可以对充电桩的温度、电流、电压进行实时监测，提高安全保障。
3. 节能环保：节能环保是现在社会的普遍意识，充电桩需要通过智能控制系统来降低不必要的能耗，减少对环境的污染。
二、系统硬件组成充电桩智能控制系统的硬件组成包括：1. 主控板：采用高性能的 ARM 处理器，可以实时监测充电桩的状态，并通过连接网络，实现远程控制。
2. 传感器：通过接入传感器，可以实时监测充电桩的电流、电压、功率等参数，为控制系统提供准确的数据支持。
3. 通信模块：可以通过 4G、Wifi 等模块进行充电桩和用户的远程通信，实现远程控制和数据传输。
4. 充电控制电路：采用高精度的充电电路，可以根据用户的需求，在不同的电压、电流下对电池进行充电。
5. 散热系统：由于充电过程中会产生大量的热量，需要加入散热系统对充电桩进行散热。
三、系统核心软件充电桩智能控制系统的核心软件包括：1. 网络通信协议：可以通过 TCP/IP 协议连接到远程服务器，支持用户端的远程控制。
2. 数据处理与控制算法：通过对传感器采集的数据进行分析，智能计算充电桩的充电情况，并对充电控制电路进行控制。
3. 用户交互界面：通过用户友好的交互界面，可以帮助用户远程监测充电桩的使用情况，进行远程控制。
四、现场实施与验收在实施时，需要考虑以下几点：1. 设计防雷措施，提高充电桩控制系统抗电磁干扰能力。
2. 用专业设备对充电桩进行模拟测试，确保硬件和软件的运作正常。
电动汽车智能充电桩的设计与实现
电动汽车智能充电桩的设计与实现随着全球对环境保护的日益关注，电动汽车成为了解决交通污染和全球变暖问题的重要选择。
电动汽车的普及离不开充电设施的完善和便捷性，而智能充电桩的设计和实现正是为了满足这一需求。
一、设计目标与需求为了实现电动汽车的便捷充电，智能充电桩的设计需要满足以下目标和需求：1. 充电效率高：充电桩需要提供快速而高效的充电服务，以减少用户的等待时间。
2. 安全性高：充电桩必须具备安全功能，包括过流保护、过温保护、防静电等，确保用户的安全。
3. 能源管理能力：充电桩应能准确计量充电电量，管理充电桩的能源供应和消耗，以实现能源的高效利用。
4. 用户友好性：充电桩应具备友好的用户界面，方便用户选择充电方式、监控充电进程等。
5. 远程控制功能：充电桩需要具备远程监控和管理功能，可以通过云平台实现对充电桩的远程控制和故障排查。
二、电动汽车智能充电桩的组成1. 电源转换器：负责将市电的交流电转换为电动汽车所需的直流电。
2. 充电插座：提供给电动汽车充电的接口，常见的插座类型有国标插座、欧标插座、美标插座等。
3. 控制单元：通过控制单元来管理充电桩的电能传输、充电策略选择、用户界面等功能。
4. 通信模块：用于实现充电桩与云平台、用户手机App等设备的通信，实现远程监控和控制。
5. 电池管理系统：对充电桩内的电池进行管理，包括电池的充电、放电、状态监测等。
三、智能充电桩的实现技术1. 快速充电技术：快速充电技术可以大幅缩短充电时间，提高用户体验。
常见的快速充电技术有直流快充和交流快充，其中直流快充的充电功率更高，但需要专用的直流充电设备。
2. 智能识别技术：智能识别技术可以自动识别电动汽车的型号和充电需求，在保证安全的前提下，提供适配的充电策略。
通过智能识别技术，充电桩可以根据用户的需求选择最佳的充电模式、电压和电流。
3. 安全保护技术：安全保护技术包括多种保护措施，如过流保护、过温保护、防静电等。
新能源汽车智能充电系统设计与开发
新能源汽车智能充电系统设计与开发近年来，新能源汽车的发展势头迅猛，成为了未来能源替代与环境保护的重要选择。
而新能源汽车的智能化充电系统设计与开发，也成为了该领域的热点研究方向。
本文将重点探讨新能源汽车智能充电系统的设计与开发。
新能源汽车智能充电系统设计与开发的目的是提高充电效率和用户体验，解决充电设施的供给不足和充电时间长的问题。
为实现此目标，首先需要构建一个智能化的充电站网络，能够实时监测和控制充电设备的状态。
这需要借助先进的通信技术和数据采集装置，实现充电桩之间的信息传输和数据交互。
同时，充电桩需要与用户的手机或其他智能设备进行连接，方便用户预约充电时间和实时查询充电桩的使用情况。
为了提高充电效率，智能充电系统还需要具备智能调度功能。
根据用户的需求和充电设备的状态，系统应能够合理安排充电桩的使用，迅速识别充电需求较大的区域，并根据需求分配充电资源。
这需要借助优化算法和人工智能技术，实现充电设备的动态调度和资源分配。
在充电设备的设计与开发中，除了考虑充电效率和用户体验，还需要兼顾安全性和可靠性。
新能源汽车的高电压和大电流特性要求充电设备具备良好的绝缘和防护措施，以确保用户的安全。
此外，设备的稳定性和可靠性也是智能充电系统设计与开发中需要关注的重要问题。
充电设备需要经受住长时间高负荷运行的考验，同时还要能够适应各种环境条件和恶劣气候。
为了提升用户使用充电系统的便利性，智能充电系统还需要提供多种充电方式和支付方式。
除了传统的插头式充电方式外，还可以引入无线充电技术和快速充电技术，以提高充电的灵活性和效率。
对于支付方式，可以通过手机支付、银行卡支付等方式，实现便捷的结算和费用管理。
在新能源汽车智能充电系统设计与开发的过程中，还需考虑充电设备的节能与环保性。
通过采用高效的充电设备和充电算法，减少无效消耗和电能浪费，提高能源利用率。
此外，对于充电设备的材料和生产工艺也需要进行绿色环保的选择，以减少对环境的负面影响。
电动车智能充电系统的设计与实现
电动车智能充电系统的设计与实现第一章引言电动车作为一种环保、节能的交通工具，受到越来越多人的青睐。
然而，其续航里程一直是用户普遍关注的问题。
为了解决这个问题，充电系统的设计与实现变得至关重要。
本文将详细介绍电动车智能充电系统的设计与实施。
第二章目前电动车充电系统的问题传统的电动车充电系统存在一些问题，例如：充电速度慢、电池寿命长、充电安全性低等。
为了提高充电效率和安全性，需要对充电系统进行改进。
第三章智能充电系统的基本原理智能充电系统采用先进的充电技术，以提高充电速度和充电安全性。
其基本原理包括充电方式选择、电池管理系统和充电控制系统等。
本章将对这些原理进行详细介绍。
第四章充电方式选择有两种常见的充电方式：交流充电和直流充电。
交流充电方式适用于家庭充电需求，而直流充电方式适用于公共充电站。
智能充电系统能够根据用户需求自动选择充电方式，以提高充电效率和充电速度。
第五章电池管理系统电池管理系统是智能充电系统的重要组成部分，它负责监测和管理电池的充电状态、温度和电流等。
通过精确控制电池的充电过程，可以提高充电效率和延长电池寿命。
第六章充电控制系统充电控制系统通过智能算法来实现对充电过程的精确控制和管理。
通过对充电时间、充电电流和充电电压等参数的控制，可以实现快速充电和安全充电，避免电池过充或过放等问题。
第七章充电安全性设计充电过程中存在安全隐患，例如过电流、过压和过温等。
智能充电系统通过安全性设计来避免这些问题的发生。
例如，采用短路保护、过流保护和温度保护等措施，以确保充电过程的安全性。
第八章智能充电系统的应用案例本章将介绍几个智能充电系统的应用案例。
这些案例包括家庭充电系统、公共充电站和移动充电车等，它们在不同场景下都能发挥重要的作用。
第九章总结与展望通过对电动车智能充电系统的设计与实现的研究，我们可以改进传统的充电方式，提高充电速度和充电安全性。
然而，目前还存在一些问题，如充电设施建设不完善和充电标准不统一等。
小区电动车智能充电系统开发与设计
小区电动车智能充电系统开发与设计随着社会的快速发展和城市化进程的加快，小区电动车的数量不断增加。
然而，传统的充电方式已经难以满足小区电动车的需求，因此开发和设计一个智能充电系统变得尤为重要。
本文将从需求分析、系统设计、充电方式、安全性以及市场前景五个方面进行阐述，详细介绍小区电动车智能充电系统的开发和设计。
首先，需要对小区电动车的需求进行分析。
小区电动车的数量庞大，充电需求集中，传统的充电设施已经不再满足需求。
因此，设计一个智能充电系统，使得小区居民能够更加便捷地充电，是当前的紧迫需求。
接下来，进行系统设计。
智能充电系统应该包括充电桩、充电接口、充电支付和监控系统。
充电桩应该设置在小区的适当位置，方便居民进行车辆充电。
充电接口应该与电动车配备的接口兼容，实现快速充电和充电状态的实时显示。
充电支付系统应该提供多种支付方式，方便居民进行充值和结算。
监控系统应该监控充电桩的运行状态和充电过程中的安全性。
接下来，考虑充电方式。
智能充电系统应该支持多种充电方式，包括快充和慢充。
快充适用于用户急需充电的情况，能够在短时间内迅速充满电动车的电池。
慢充适用于用户在晚上休息期间进行充电，避免用户白天使用车辆时无法充电的问题。
智能充电系统应该根据用户的需求选择合适的充电方式，提供便捷的充电体验。
然后，考虑安全性。
智能充电系统应该具备多种安全保护措施，防止充电发生过压、过流和短路等故障。
充电桩应该配备防雷保护装置，确保在雷电天气下也能正常进行充电。
充电接口应该具备防水、防尘和防爆等防护性能，确保充电过程的安全性。
最后，考虑市场前景。
随着电动车市场的快速发展，小区电动车的数量将会持续增加。
智能充电系统作为满足小区充电需求的解决方案，将会有广阔的市场前景。
而且，智能充电系统可以通过与其他智能设备的联动，实现更多的功能，比如远程充电控制、电池健康监测等，进一步提升用户的充电体验。
总之，小区电动车智能充电系统的开发和设计具有重要性和迫切性。
电动汽车充电桩智能管理系统的设计与实现
电动汽车充电桩智能管理系统的设计与实现随着电动汽车的普及，充电设施的建设也成为促进电动汽车发展的重要环节。
而充电桩作为一个关键的充电设施，其智能化管理也成为了一种热门的需求。
本文将介绍电动汽车充电桩智能管理系统的设计与实现，并探讨其对改善充电设施的使用效率和管理效率的影响。
一、智能管理系统的需求传统的充电桩管理方式主要依靠人工进行监管和维护，难以满足大规模、复杂运营环境下的需求。
而电动汽车充电桩智能管理系统则能够实现对充电设施的远程监控、运维、数据分析等功能，提高了充电设施的使用效率和管理效率。
智能管理系统需要具备以下几个方面的需求：1. 实时监控：能够实时监控充电设施运行情况，包括电池充电情况、充电时间、充电功率等信息，以及故障警报等信息。
2. 远程控制：能够远程控制充电设施的开关、充电功率等参数，也能够远程实现支付、计费、电费查询等功能。
3. 数据统计与分析：能够对充电设施的使用情况、能耗、费用等信息进行数据统计与分析，为后续管理决策提供依据。
4. 安全保障：对数据进行加密、备份、恢复等措施，保证系统运行的安全和稳定性。
基于以上需求，智能管理系统需要具备良好的数据采集、传输、处理、分析、存储、展示等能力，并与充电设施实现良好的互联网络连接。
二、智能管理系统的实现方法针对电动汽车充电桩智能管理系统的需求，可以基于以下几种技术手段实现：1. 物联网技术：可以通过传感器等物联网技术，对充电桩的状态、电量、工作状态等信息进行实时采集和传输，再通过云计算技术进行数据处理和管理。
2. 无线通信技术：通过无线通信技术，可以实现充电桩的远程控制和数据传输。
3. 大数据技术：通过大数据技术，可以实现对大量数据的快速分析和处理，从而为管理决策提供有效依据。
4. 人工智能技术：通过人工智能技术，可以实现对充电设施的自主诊断和故障预测等功能。
三、智能管理系统的设计与实现电动汽车充电桩智能管理系统的设计与实现基于上述技术手段，应包括以下几个方面：1. 数据采集与传输：实现对充电桩的实时数据采集和传输，包括电量、状态、充电时间等信息。
基于嵌入式ARM的电动汽车智能充电系统的设计
基于嵌入式ARM的电动汽车智能充电系统的设计随着人们对环保和节能的重视，电动汽车成为了替代传统燃油车的主要选择之一。
随之而来的问题是充电基础设施的建设和提升。
为了满足电动汽车用户对充电便捷性和安全性的需求，设计一款基于嵌入式ARM的电动汽车智能充电系统至关重要。
嵌入式ARM处理器是一种低功耗、高性能的处理器，能够满足智能充电系统对实时数据处理和控制的需求。
本文将从硬件设计、软件设计和功能实现三个方面对基于嵌入式ARM的电动汽车智能充电系统进行设计和实现。
一、硬件设计1.充电桩充电桩是智能充电系统的核心设备，需要保证其安全性、稳定性和兼容性。
充电桩的硬件设计需要考虑到输入电压范围、输出功率范围、充电接口类型、过流保护、过压保护等因素。
还需考虑如何设计一个具有良好散热效果且防水防尘的外壳。
基于嵌入式ARM的充电桩需要配备一块性能强劲的处理器，用于处理用户输入、监测充电状态、保护电池、通信传输等功能。
还需要在充电桩上添加输入接口、输出接口、断路器、充电连接器、继电器等组件，以满足不同用户和车辆的充电需求。
2.监控终端监控终端是用户与充电桩交互的终端设备，需要具备用户友好的界面、高性能的处理器、充足的存储空间和持久的电池续航能力。
基于嵌入式ARM的监控终端将能够实现实时监控充电状态、控制充电参数、查询充电历史、支付费用等功能。
在硬件设计上，需要考虑到终端的尺寸、外壳材料、屏幕尺寸和分辨率、按钮设计和布局等因素。
1.系统架构基于嵌入式ARM的电动汽车智能充电系统需要考虑到系统架构的灵活性和实时性。
在软件设计阶段，应该设计合理的RTOS（实时操作系统）架构，实现充电桩、监控终端和远程服务器的通讯和数据传输。
2.功能模块基于嵌入式ARM的电动汽车智能充电系统的软件设计要包含如下功能模块：• 用户管理：注册用户信息、实名认证、用户权限管理等。
• 充电管理：实现充电桩的启动、停止、调节输出功率、实时监测充电状态等功能。
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智能充电系统的设计与实现铅酸电池是目前大容量电池的主要品种,在通讯,交通,电力等部门得到了广泛的应用.但是因为充放电的不合理而损坏的铅酸电池占相当大的比例.所以一个好的充电系统不仅能提高电池的最大效应,同时也大大提高电池的寿命.在我们公司中,为了给2.4k逆变器设计合理的充电部分,我们单独设计了利用DSP进行控制的智能充电系统.一.充电系统的要求及设计思路:对于铅酸电池,根据资料显示,采用多段恒流,定压,脉冲的充电算法最有效.其充电过程曲线如图1.根据我们设计的逆变器的要求,对充电系统的要求为:1.充电电池为铅酸电池2.输入市电电压波动范围230V±30%.3.最大充电电流为100A,充电电压为13.8V±1%.4.充电过程为:多段恒流,定压,脉冲的充电算法.5.本系统具有过充,过流和断路保护功能.由于我们的充电电流很大,所以我们选择了以通过控制SCR来实现对充电电流和电压调整.在程式的设计中,我们采用了以增量式PID控制为核心的数字控制理论思想.其具体论述可参考以前RD REPORT的<<数字化UPS中convertor部分的探讨>>.二.各个阶段的充电思想以及注意的问题:1.恒流充电阶段:在恒流阶段,为了得到最理想的充电曲线,可采用多段恒流,在本程序中,只作了恒流值为100A的一种情况.而其他种情况均类似.在此阶段,我们以反馈的充电电流作为比较值与参考值100A作比较,得到ERROR值,通过比例控制,得到下一个周期SCR的导通角大小.由于此阶段对充电精度的要求不高,所以我们只采用了比例控制.在多段恒流充电过程中,开始充电的瞬间进行小电流的充电是有必要的,当电池很空的时候,由于电池可能已经处于受损的状态,这时采用小电流恒流充电,有利于激活电池内的反应物质,部分恢复受损的电池单元.当电池比较空的时候,可以用大电流恒流充电,使电池在短时间内冲入比较大的电量而不损坏电池.此阶段需要注意的几个问题有:(1)对比利系数的调节,当比例系数过大时,系统的振荡非常强烈,使得超调量过大,对电池找成的冲击也很大,同时会对反馈到DSP的充电信号产生严重的影响,甚至会烧毁DSP.(2),由于比例系数的不当,使得在输入的充电电压波动或是频率波动,都会对充电电流的大小造成影响,使得实际的充电电流与设定值有偏差,而波动范围在多大之内可以接受(防止变压器饱和或对电池造成损坏),有待于我们的继续论证.2.恒压充电阶段:在恒压阶段,我们对充电电流的大小不作控制,只对电池电压作控制,为了避免过充,我们对电压的精度要求较高,而采用了PI算法,具体的思路是我们以反馈的电池电压作为比较值和恒定值13.8V+0.05V作比较,得到ERROR值,通过PI控制,得到下一个周期SCR的导通角大小.当比例系数Kp越大,电流误差越小,但是系统的稳定性降低.Ki的数值对系统的稳定性非常重要,它较小的变化都会引起系统的振荡.在此过程中要注意的问题有:(1)当比例系数选取不当时,系统很容易从恒压阶段跳到另一个阶段,从而造成系统的振荡,严重时会出现对电池很强的过充冲击.(2)微分系数在这里对系统的稳定性很重要,(3)如果和恒流充电与脉冲充电的衔接不好,会使系统在两个阶段之间发生振荡.破坏充电过程的完整性.但是在实际的调试过程中,是不可能完全避免这种情况的.只能尽量减小,但是这对电池并没有什么影响.3.恒流充电与恒压充电的衔接:当系统从恒流阶段跳至恒压阶段时,会发生振荡,即系统在两种阶段间来回跳变,为了避免这种情况的发生,我们让恒流阶段结束电压13.8V和恒压点电压13.85V之间有0.05V的间隔,当一开始充恒流阶段跳至恒压阶段后,ERROR值为正,使得充电电流变得更大(第一次超过最大恒流值),但是此过程维持的时间很短,不会对电池造成损坏,当电池电压以超过13.85V,ERROR变负,系统就会以13.85V 为中心进行振荡,从而实现恒压充电,而不会频繁的跳回恒流阶段.但是当市电波动较大时还是会产生这种现象. 由于我们采用了增量式的表达法,通过调整增量部分来实现控制导通角,我们对控制角的大小的固定部分采用了全局变量,使得充电从一个阶段跳到另一个阶段时导通角的变化是连续的.这样也极大的减小了系统的振荡.4.脉冲充电阶段:当恒压充电的充电电流降到一定值以后,应改用脉冲充电,这不仅能加快充电速度,而且能使充入的电量更多.在进入脉冲充电后,可以用一个固定大小的导通角作为控制,但是此值要大于恒压充电最后一个导通角的值,这样由于充电电流瞬间变大,系统停止充电,因而关闭输出,电池电压回落,形成循环,此为脉冲阶段. 5.停止充电.当电池电压超过14.3V或低于10V时,系统停止充电.同时由于对电池电压和充电电流是实时监测的,这样可实现过充保护和断路保护.三.硬件线路的设计以及要注意的问题:整个充电系统的动作是DSP以电池电压和充电电流的反馈作为比较量,通过控制SCR的导通角,实现对输入市电电压和电流的控制,经过变压器变压整流后给电池充电.图2为我们的硬件线路原理图.图2 充电系统线路原理图由于此系统的核心是软体的控制算法, 可移植性较强,所以对硬件线路的要求较低.但是在实际硬件线路设计过程中也要注意以下几个问题.1.负载侦测线路的设计.由于充电电流波形比较窄,有效值大,而平均值小,而用来整流的二极管存在截至电压,以及开关阈值等影响使得用整流滤波得到的反馈电压与实际电流大小并不成线性关系.甚至有时得不到我们所要的值.在选用器件时我们要注意此问题.同时由于线路的输出是送到DSP的,所以线路输出要加入保护,但是如果PID控制不合理或者市电波动较大时,此处的输出会很大,所以不能用二极管与3.3V相接.最好用稳压管等措施.2.电池电压反馈的侦测线路.由于在充电时电池上的电压是经过变压器和整流后的波形与实际电池电压的叠加器波形可见图3.所以我们不能直接把此值送给DSP,要先把其交流分量滤掉,所以我们用一个简单的二阶滤波电路来实现此功能.但是在参数选取时要注意送入DSP的输入阻抗要和DSP内部的设置值匹配.同时由于整个线路的干扰很强,所以有必要在电池两端加一个3300UF的电解电容.图3充电电池电压波形(其中通道1为市电波形,通道2为电池电压波形)3.频率侦测线路.我们采用了7000系列机种的频率侦测线路作为我们的市电侦测,并以此作为控制SCR导通角大小的依据.对于现有线路,由于器件原因,使得送入DSP的波形并不是市电相位的准确再现,而是产生了一定的相移,为此需要我们在软体中进行矫正,或者通过修改线路来减小相移.在我们现有程式中是通过软体矫正的.另外由于线路的干扰,也很容易使得DSP误侦测,所以要在送入DSP处加滤波电容(104).4.SCR驱动线路及改进线路.在现有的线路中,我们是用两个单向的SCR控制市电的,所以有相同的两套独立的驱动线路.可以改用一个双向SCR,这样可以减少驱动线路,同时也能减少程式代码.为了减少系统的干扰情况,对整个SCR线路进行改进是有必要的.由于SCR工作时对电网的污染很大,这也是在我们设计过程中要考虑的问题之一. 5.变压器的设计.变压器的变比决定了系统的最小充电电压,而其输入阻抗和感值决定了可控的导通角区间.根据试验结果,对市电在90度左右作控制时系统的工作状态最合理,而能提供100A的电流也是设计的一个很重要的要求.对于用SCR控制的输出变压器,其余量要在35%以上.四.充电系统程式的设计我们的充电程序的编写采用了DSP控制芯片,为TI公司的TMS320LF2406.对于它的介绍可参考<<数字化UPS中convertor部分的探讨>>.具体的寄存器设置可参考程序.1.主程式设计.在主程序中,首先对DSP的寄存器进行初始化,然后开中断,启动TIMER,主程序进入BACKGROUND LOOP.等待中断进程的发生.图4为主程序的流程图.图4充电主程式流程图2.INT2程式的设计.在INT2中,我们安排TIMER2的工作频率为24K.则市电的每一个周期将被分为480份(频率为50Hz时),通过计算在一个市电周期内的计数个数即可计算出市电频率.如果我们提高工作频率,会提高整个系统的控制精度在24K时,若市电频率为50Hz,则SCR的最小控制角度为0.75度,如果频率提高为48K,那么SCR 的最小控制较为0.375度.但是由于我们设定的频率过高,而在TIMER2的周期中断中处理的指令过多,可能会发生中断嵌套,所以我们减少了对电池电压和电流侦测的采样数,正常时在每个市电周期应采样480个点,现在我们在程序中设置了指针,使得每个市电周期的采点数减少为原来的480/15个左右.由于我们在程序中对频率的处理采取了动态处理的办法,所以采样点数并不是固定的,而是随着频率的变化而作变动,480个点是我们在50Hz情况下得到的值.图5为INT2程式的流程图.图5 INT2程式流程图TIMER2的工作过程是这样的:每发生周期中断达到15次时,对电池电压和电流侦测电压进行采样.并进行累加.而对于每次周期中断,程序都会进行计数. 当计数值达到上次发生CAP中断得到的导通角大小时,程序会修改CMPR1-CMPR3的值,使得PWM输出为一脉冲群.用来驱动SCR.. 同时考虑到驱动SCR时,最好为脉冲群,所以我们设定脉冲的最大占空比为95%. TIMER2的输出和市电的关系可参考图6.图6 TIMER2输出与市电的关系(其中通道1为市电波形,通道2为CMPR1)3.INT4中断程式.由于我们把市电波形半波整流后作为CAP的输入,使得每一个市电周期结束都能被INT4中断程序捕捉到,当程序捕捉到此事件时,进行频率计算.而频率的计算依据就是TIMER2的周期中断次数.在每次CAP中断结束时,我们都会对用来计算周期中断次数的变量进行清零,这样我们就可以得到准确的频率,但是我们现有的程序中并没有读出CAPFIFO中的数据,使得频率的固有误差在0.3Hz左右. 在得到频率后,程式进行充电电流,电池电压的计算.根据这些结果,可判断出系统所处的充电状态,然后调用相应的PID控制子程式,计算出下一个市电周期的SCR的导通角.图7为INT4程式的流程图4.程式初始化过程中注意的问题.对于导通角的初始化,我们为了防止刚开始第一个导通角太大,或是溢出应控制的范围设定为180,大概在145度左右,同样为了防止发生中断溢出,我们初始ADC 的采样指针为15,而不是0.这样可以留出15/24KHz的时间来进行CAP中断的处理,防止了由于CAP中断程序的过大而使程序溢出.对于周期的保存值设定为960,即认为开始的第一个市电周期为100Hz,使得系统会调整输出为零.图7 INT4程式流程图五.充电试验结果通过前面的准备工作,我们制作了线路,用DSP实现了算法,并进行了调试.得到了预期的效果,基本上实现了充电系统的主要功能.下面我们给出了试验过程中一些关键的波形,来验证我们的设计.图8 开始充电瞬间波形(其中通道1为PWM1,通道2为反馈的充电电流波形)图9 恒流充电波形(其中通道1为充电电流波形,通道2为反馈的充电电流波形)图10 市电跳变Δ40V时恒流充电波形(其中通道1为充电电流波形,通道2为充电反馈电流波形)图11 频率跳变时恒流充电波形(60Hz—50Hz)(其中通道1为充电电流波形,通道2为充电反馈电流波形)图12 PID不当时恒压充电与恒流充电的振荡波形(其中通道1为时市电波形,通道2为充电电流波形)图13 脉冲充电波形(其中通道1为市电波形,通道2为充电电流波形)六.总结.通过试验,我们基本上实现了对铅酸电池充电的控制,能够对电池进行恒流,恒压,脉冲充电,并能够做出过流,过压的保护,对市电电压和频率在一定范围内的波动能够做出调整,使整个充电系统保持稳定.在精度上,基本上能达到预期的要求.并且实现了纯数字化设计,大大提高了系统的稳定性与可靠性.但是,由于条件限制,整个系统还有很多不完善的地方,主要变现在以下几个方面:1.没有均恒充电线路.均恒充电功能是使电量较多的电池少充电,电量较少 的电池多充电.2.没有温度补偿线路.由于环境温度升高时,电池所允许的浮充电压的阈值 逐渐下降,所以温度升高,应降低恒压充电的电压点.3.没有真正实现多段恒流充电.由于我们对电池的充电特性曲线并没有真正 了解,所以各个恒流充电阶段的电流值多大,并没有确切的数据.同时在恒压阶段,设定电压波动区间多大,能使得我们的程式更合理,以及能使电池在最短的时间内被充满,这都有待于我们的探讨.4.程式复杂,存在很多BUG.我们的程式只是一个试验程式,并没有严格对其 中的各种资源进行测试,存在很大的隐患.这些没有完成的方面还有待于我们在后续工作中完善.宋德孝2001/12/25。