基于UC3845实现的锂离子动力电池充电单元的研究

根据锂离子动力电池电动汽车车载充电的要求,提出了一种多组单元串联的充电电源结构,针对单端正激式充电单元主电路,基于电流型控制器UC3845设计了充电单元控制系统,着重介绍了电流检测内环、恒流-恒压输出特性控制外环的工作原理。     

电动汽车无线充电双LCC电路特性分析与仿真

针对电动汽车无线充电过程中负载变化时对输出电流的影响问题,设计双LCC谐振补偿电路实现电动汽车无线恒流充电。对LCC电路阻抗频率特性、恒流/恒压特性等进行理论推导,在理论研究基础上进行参数设计,将双LCC谐振补偿电路设计成恒流工作模式。在Pspice软件中建模仿真可知谐振状态下系统阻抗表现为纯阻性特点,逆变器提供有功功率。研究表明,双LCC电路滤波特性、改善原边电压或电流应力以及鲁棒性比基本谐振补偿电路更加优越,满足电动汽车无线充电要求。     

具有恒流恒频恒压特性的IPT系统参数设计

针对传统恒流恒频恒压控制方法须额外增加开关电路和闭环控制存在的缺点,以谐振网络拓扑为原边并联-副边串联型(PS型)的感应电能传输(IPT)系统为研究对象,基于交流阻抗法,推导出原边谐振电流、系统谐振工作频率和负载输出电压近似恒定的约束条件.从而提出一种谐振网络参数的综合设计流程,使得系统在所设计的负载范围内,就能自然地保证原边谐振电流、系统谐振工作频率和负载输出电压同时近似恒定.该方法不加额外辅助开关电路便可同时实现恒流、恒频和恒压,具有良好的负载兼容性.仿真及实验结果验证了这种具有恒流恒频恒压特性的参数设计流程的正确性和有效性.     

基于频率切换的S/LCL补偿恒流恒压型WPT系统研究

由于传统的插入式系统结构繁杂且频繁插拔容易发生电火花等危险,因此无线电能传输(wireless power transfer, WPT)系统凭借其固有的优势得到了广泛的研究,逐渐融入各种工业应用中.为了确保电池的性能及使用寿命,有效地为电池提供所需的恒定充电电流和恒定充电电压是非常必要的.然而在充电过程中,电池的等效电阻会发生显著变化从而导致系统很难在近似零相位角(zero phase angle, ZPA)运行下同时实现与负载无关的恒流输出和恒压输出.鉴于此,提出1种基于S/LCL补偿的WPT系统,该系统可以在2个固定频率下实现具有ZPA运行的恒流和恒压输出.最后,搭建了1台恒流充电为3 A和恒压充电为80 V的验证性实验样机,验证了所设计的WPT系统的正确性和可行性.     

电动汽车无线充电系统的设计与仿真

介绍了电动汽车无线充电系统的架构,分析了系统的基本原理,控制方法,谐振补偿结构,线圈设计。对比分析了常用的SS补偿结构和新型的LCC补偿结构,指出SS补偿结构不易控制和大功率效率低的缺点和LCC补偿结构具有一次侧恒流和原副边单位功率因数等特点,LCC补偿结构更加符合电动汽车无线充电技术的要求。文中采用LCC补偿结构,同时对电动汽车无线充电系统中的线圈进行设计,摒弃其他因素重点分析铁氧体的厚度与矩形线圈的长宽比对耦合系数的影响并针对电动汽车停车错位的实际情况,对双D矩形线圈进行优化设计,并给出仿真结果。     

动态无线充电系统功率波动抑制技术研究

设计了一种新型的双通道动态无线充电系统耦合机构,以解决动态无线充电系统在分段式发射导轨切换处的功率跌落问题。通过LCC-LCC型补偿拓扑,设计了两路能量传输通道,利用LCC-LCC补偿拓扑的恒流特性,推导了系统输出以及损耗与两通道耦合参数之间的关系,实现了较为稳定的功率传输,提升了系统的抗偏移特性以及抗跌落能力。最后对所提方法进行了仿真和实验,验证了双通道动态无线电能传输方案的可行性。     

串联超级电容组动态分段充电控制策略

针对目前的超级电容组充电策略存在过压风险和容量利用率较低的缺陷,在现有充电方法的基础上,提出一种动态分段超级电容充电控制策略,提高了超级电容容量利用率.该方法划分为恒流充电、恒压充电与浮充3个阶段,恒流充电又划分为启动阶段、恒流阶段与充电终止阶段,恒压充电根据单体电压动态确定,设计了状态机实现该方法.采用带有均压电路的串联电容组模型进行仿真实验以验证充电效果.仿真结果表明:该方法可将超级电容利用率提高9%.     

直流恒功率充电机系统设计

针对近年来国家电网对直流充电机提出的新要求——含有恒功率充电功能,设计了一款直流恒功率充电机.在完成MATLAB仿真分析的基础上,设计系统的软、硬件,包括三相不控整流电路、DC-DC硬件模块、辅助电源和DC-DC控制器.系统实现了AC-DC的转换、DC-DC的降压转换、电池的恒功率充电.实验结果表明:该系统能最大限度地使用充电机容量,效果明显优于恒流-恒压充电机.     

基于STC89C52的智能化工频交流UPS系统

设计了一套低成本、智能化的以STC89C52单片机作为主控制器的UPS系统。通过该单片机对市电异常电压进行监测,控制转换开关执行电网电力与蓄电池供电的切换,对蓄电池电压电流大小进行判断,完成对蓄电池恒流、恒压和浮充充电智能化充电管理。通过实验测试,对UPS输出电压进行了谐波分析,设计的系统不仅可以提高蓄电池的充电效率,还能有效地延长蓄电池的使用寿命,系统运行稳定可靠、成本低,电网与UPS系统供电切换快速可靠。     

中国科学技术大学在无线充电芯片设计研究中取得进展

正近日,中国科学技术大学国家示范性微电子学院教授程林联合香港科技大学教授暨永雄课题组在无线充电芯片设计领域取得新进展。研究者提出了一种用于谐振无线功率传输的新型无线充电芯片架构(图1)。所提出的架构通过在单个功率级中实现整流、稳压和恒流-恒压充电而实现了高效率和低成本,为今后无线充电芯     

电动汽车无线充电系统SS型补偿拓扑研究

随着电动汽车的普及,电动汽车的无线充电技术受到了广泛的关注.磁耦合谐振式无线传输系统的传输功率大,传输距离适中,因此磁耦合谐振式无线充电技术普遍应用于电动汽车无线充电.磁耦合谐振式无线充电系统可视为松耦合变压器,系统的原、副边线圈之间存在较大的漏感,需要添加相应的补偿拓扑来提升系统的功率和传输效率.对SS型补偿拓扑进行分析,并通过Matlab软件对其进行仿真,分析在不同的负载、电感和频率下系统的输出功率、传输效率的改变.结果显示SS型补偿拓扑的磁耦合谐振式无线传输系统可以承受较大范围的频率波动,输出功率和传输效率也较高,表明该拓扑结构适用于电动汽车无线充电系统中.     

恒压输出型无线电能传输系统的研究与设计

利用πS-S补偿网络结合恒定互感耦合线圈实现无调压模块接收端的恒压输出.首先,对πS-S补偿网络进行建模与分析.其次,提出恒定互感耦合线圈的通用设计方法,实现接收端横向偏移下的互感恒定.最后,通过样机实验,验证所提出设计方法的可行性与准确性.实验样机的接收端直流输出电压波动小于3.6%,补偿网络与耦合线圈的传输效率达到95%,整机效率峰值达到82%.     

智能LiMn_2O_4材料电特性测试仪的充放电模块设计

为了研究材料的电特性,设计了一种智能LiMn_2O_4材料电特性测试仪.主要介绍了硬件核心单元充放电模块的设计, 根据锂离子电池的特点采用二阶段法充电.系统采用继电器对电路的充放电状态进行切换,采用多路开关4053对电池通道进行切换,其两组开关在恒流充电与恒压充电电路中接入不同的位置,从而实现了采用恒流转恒压的充电方式.     

四象限变流系统建模及滑模控制方法

基于四象限变流器的状态空间平均模型,针对其多变量、时变性和非线性问题,通过线性化处理,推导出其交流侧电流幅度对直流侧输出电压的微变瞬态模型、传递函数控制模型和稳态模型.基于这3个模型,并依据四象限变流系统控制必须兼顾输入和输出多个物理量静、动态品质的特点,提出了一种滑模变结构配合插入积分补偿环节的控制方法,并运用线性切换控制策略,进行了电压控制器的设计和系统仿真研究.试验结果和仿真结果均表明,该系统具有良好的控制性能.     

四象限变流系统建模及滑模控制方法

基于四象限变流器的状态空间平均模型,针对其多变量、时变性和非线性问题,通过线性化处理,推导出其交流侧电流幅度对直流侧输出电压的微变瞬态模型、传递函数控制模型和稳态模型.基于这3个模型,并依据四象限变流系统控制必须兼顾输入和输出多个物理量静、动态品质的特点,提出了一种滑模变结构配合插入积分补偿环节的控制方法,并运用线性切换控制策略,进行了电压控制器的设计和系统仿真研究.试验结果和仿真结果均表明,该系统具有良好的控制性能.     

电动汽车多段式智能自动化充电机的设计研究

当前大部分充电机硬件电路设计过于简单,通常是恒压恒流充电,同时充电控制过程只适于某一种蓄电池,无法有效控制充电过程,在很大程度上会导致电池欠充或过充,减少蓄电池使用寿命。为此,设计一种新的电动汽车多段式智能自动化充电机,硬件设计时,介绍了主电路、采集电路和控制电路的设计过程。软件设计时,将整流电路和蓄电池共同看作被控对象,将充电机的输出和一个小电感串联在一起,给出被控对象数学模型,将其看作传递函数,通过PID算法对充电机进行充电控制。实验结果表明,所设计充电机稳压稳流精度高、并联均流不平衡度低、发热状态可达到允许温升要求,且充电控制性能高。     

恒流电晕充电对ETFE驻极体驻极态的影响

作者利用常温恒流和恒压电晕充电及充电后的等温表面电位衰减测量、热刺激放电(Thermally Sti mulated Discharge,TSD)电流谱分析和热脉冲技术对电荷重心的测量和分析等方法,研究了以恒流和恒压电晕充电形成ETFE驻极体对其驻极态的影响.结果说明与恒压电晕充电相比较,恒流电晕充电时由于流过薄膜体内的电流恒定,可增加注入电荷在体内能阱被捕获的概率,致使薄膜体内沉积电荷密度上升,能改善驻极体的储电能力.     

电动汽车电池的多段式智能自动化充电机设计

当前大部分充电机硬件电路设计过于简单,通常是恒压恒流充电,同时充电控制过程只适于某一种蓄电池,无法有效控制充电过程,在很大程度上会导致电池欠充或过充,减少蓄电池使用寿命。为此,设计一种新的电动汽车多段式智能自动化充电机。硬件设计中,介绍了主电路、采集电路和控制电路的设计过程。软件设计中,将整流电路和蓄电池共同看作被控对象,将充电机的输出和一个小电感串联在一起,给出被控对象数学模型,将其看作传递函数,通过PID算法对充电机进行充电控制。实验结果表明,所设计充电机稳压稳流精度高、并联均流不平衡度低、发热状态可达到允许温升要求,且充电控制性能高。     

基于扩展状态观测器的变结构控制及其应用

针对伺服系统中存在较强的外部干扰、非线性环节与大惯量特性,并为了满足快速、稳定、高精度的控制要求,利用自抗扰控制技术中扩展状态观测器补偿系统的不确定因素及高阶变量,将系统简化为积分串联型.基于简化后的模型用幂次趋近律设计控制律,得到了基于扩展状态观测器的变结构控制器.扩展状态观测器为系统未建模动态提供高频通路,在一定程度上消除了抖振.将此控制器应用于典型的伺服系统--火炮控制系统中,实验结果表明,相对于经典变结构控制器以及工程化PID控制器,此控制器的控制效果更好.     

一种新型车用开关磁阻起动/发电一体机系统

介绍了一种新型的汽车用开关磁阻电机起动／发电一体化系统,该系统可取代传统汽车中的分体式起动机和发电机．介绍了开关磁阻电机工作在各种状态的原理,以及相应的控制算法．采用一台1 kW6／4结构开关磁阻电机作为试验样机,以TMs320F240型DSP和EPM7128S型CPLD构成数字控制器,可实现汽车的起动、发电等功能一体化．在控制策略上,起动时以获得足够大的电磁转矩为优化目标,发电时则根据蓄电池的荷电情况自动选择恒流充电、恒压充电和浮充电．对系统进行了计算机仿真和试验研究,结果验证了硬件设计和控制策略的可行性和有效性．