一种智能充电系统的初步研究
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摘要
本文介绍了大功率智能充电器的设计过程，主要包括对蓄电池充电方法和充
电电源的设计。在对目前各种充电方法研究的基础上，提出了一种新型的充电方
法——变压间歇充电法，理论分析和试验都表明，这种充电方法能够有效地提高
蓄电池的充电效率，加快充电速度。在充电电源的设计中，采用了高频开关电源
技术，高频变换器采用移相零电压全桥变换电路，功率开关管选用IGBT，驱动
芯片使用EXB841，移相控制芯片选用UC3875。采用这种电源结构，能够有效
地减小开关损耗，提高系统的工作效率。在充电方法的控制和实现上，设计了以
模糊控制为主的控制方法。
The paper described the design of high-power intellectual charger for the lead-acid accumulator, including the research on charge method and charge power supply.Based on the investigation of many charge methods, a new charge method -the intermittent charge method with variable voltage was brought forward.For the discharged battery had been restored to full charge, the charge.time was much retrenched by this method.
Ground on the HFSPS (High-Frequency Switching Power Supply), the converter was designed as ZVSFBC (Zero-Voltage Switching Full-Bridge Converter), and PCCFC (Phase Control Current Frequency Converter) was designed. In the converter, the phase shift control IC was UC3875, and IGBT (Isolated Gate Bipolar Transistor) was selected as the switch that was driven by EXB841 module.
FLC (Fuzzy Logic Control) was used to realize the charge method.
电电源的设计。在对目前各种充电方法研究的基础上，提出了一种新型的充电方
法——变压间歇充电法，理论分析和试验都表明，这种充电方法能够有效地提高
蓄电池的充电效率，加快充电速度。在充电电源的设计中，采用了高频开关电源
技术，高频变换器采用移相零电压全桥变换电路，功率开关管选用IGBT，驱动
芯片使用EXB841，移相控制芯片选用UC3875。采用这种电源结构，能够有效
地减小开关损耗，提高系统的工作效率。在充电方法的控制和实现上，设计了以
模糊控制为主的控制方法。
The paper described the design of high-power intellectual charger for the lead-acid accumulator, including the research on charge method and charge power supply.Based on the investigation of many charge methods, a new charge method -the intermittent charge method with variable voltage was brought forward.For the discharged battery had been restored to full charge, the charge.time was much retrenched by this method.
Ground on the HFSPS (High-Frequency Switching Power Supply), the converter was designed as ZVSFBC (Zero-Voltage Switching Full-Bridge Converter), and PCCFC (Phase Control Current Frequency Converter) was designed. In the converter, the phase shift control IC was UC3875, and IGBT (Isolated Gate Bipolar Transistor) was selected as the switch that was driven by EXB841 module.
FLC (Fuzzy Logic Control) was used to realize the charge method.
引文
1 吴健．从电池和充电说开去．电子产品世界，1995．6
2 智能快速充电控制器．北京邮电大学研究生论文，1992
3 智能充电机用开关电源的研制．北京邮电大学研究生论文，1992
4 陈体衔．VRLA蓄电池变电流间歇充电方法．电池，1998．12
5 姜绍信．铅酸蓄电池快速充电．天津科学技术出版社，1984．11
6 李友善，李军．模糊控制理论及其在过程控制中的应用．国防工业出版社，1993．6
7 YICILIANG and TIKING. Design of battery charging system with fuzzy logic controller, int. J.E Lectron (U.K), Vol.75.Nol
8 童晓阳，童晓霞．蓄电池快速充电模糊控制的初步探讨．西安交通大学模拟中心，江苏理工大学计算机系
9 詹宜臣．神经网络方法在蓄电池建模中的应用．合肥工业大学能源研究所．太阳能学报，1997．10
10 陈体衔．VRLA蓄电池变电流间歇充电方法．厦门大学化学系．电池，1998．12
11 余沛亮．密封铅酸蓄电池寿命研究．厦门大学．硕士论文，1996年5月
12 陈体衔，甄春花．VRLA蓄电池变电流间歇快速充电方法．厦门大学化学系．蓄电池，1999．1
13 大功率智能充电机的研制．北京邮电大学硕士论文，1995
14 PS系列智能高频开关电源系统．深圳市华为通信股份有限公司，1997
15 张延鹏，吴铁军．通信用高频开关电源．人民邮电出版社
16 翟文龙，李众庆，刘士祥．一种正激式ZVT PWM高频软开关充电机的研究．清华大学，电机工程与应用电子技术系．清华大学学报(自然科学版)，1999年第39卷第3期
17 阮新波，严仰光．移相控制恒频零电压开关变换器的发展及现状．电力电子技术，1996．2
18 Bose B K. Power Electronics-A Technology Review. Proceedings of The IEEE, 1992, 80(8): 1303～1334
19 张占松，蔡宣三．开关电源原理与设计．电子工业出版社
20 Weiberg A H, Ghislanzoni L. A novel zero voltage and zero current power switching technique. IEEE . Transactions On Power Electronics, 1992,7(4):655～665
21 Roux J A, Theron P C. A Series Resonant Converter for Arc Striking Application. PESC 95'Proceedings, 1995,2:723～728
22 蔡宣(?)．高频准谐振功率变换器的研究．清华大学学报，1991
23 Pital I J. Phase-modulated resonant power conversion techniques for high frequency inverters. IEEE-IAS Annual Meeting, 1985
24 General Dynamic Corporation. Resonant ac power system:proof of concept. GDC Interim Report,Vol. 1
25 王鸿麟，段景汉．相位调制PWM变换器与ML4818、UC1875的应用．国外电子元器件，1997，10
26 Barbi I, Filho W C P. A non-resonant zero-voltage switching pulse width modulated full-bridge dc-to-dc converter.IEEE-IECON Record,1990,1051～1056
27 Chen Q, Lofti A W, Lee F C. Design trade-offs in 5V output off-line zero-voltage.PWM converter. Proc.of VPEC, 1991,89～100
28 Sable D M, Lee F C. The operation of a full-bridge, zero-voltage-switched PWM converter. Proc. of VPEC, 1989,92～97
29 王晓秋．EXB841的缺点及其改进措施．电力电子技术．1994(3)，58～59
30 张青，康勇．IGBT驱动模块EXB841剖析．电气传动．1994
31 苏开才．绝缘栅晶体管(IGBT)的驱动电路．电力电子技术，1992
32 盛祖权，刘立英．具有完善短路保护功能的IGBT驱动器HL402．西安电子电力研究所．电力电子技术，1995，4
33 王先泉，张海呈．PWM型开关电源中的损耗与谐振型开关电源的进展．国外电子元器件，1997．10
34 沈稼树．高频开关电源中滤波与抗干扰．江苏省邮电技工学校．通信电源技术，1997．3
35 赵柯．移相谐振PWM技术的研究．南昌航空工业学院．国外电子元器件，1999．11
36 Unitrode公司产品手册
37 何立民．MCS-51系列单片机应用系统设计．北京航空航天大学出版社，1990．5
38 张延鹏，吴铁军．通信用高频开关电源．人民邮电出版社，1998．4
39 王鸿麟．现代通信电源．人民邮电出版社，1998．7
40 余永权，曾碧．单片机模糊逻辑控制．北京航空航天大学出版社，1995．7
41 丁广顺．神经模糊控制在小功率交流电极变频调速中的应用研究．中国农业大学硕士论文，1999．3
42 蒙以正．MATLAB5．X应用与技巧．科学出版社，1999．11
43 慕春枥，刘学．MATLAB在控制理论中的应用．清华大学自动化系．1998．2
44 史平君．电源元器件分册．辽宁科学技术出版社，1999．1
2 智能快速充电控制器．北京邮电大学研究生论文，1992
3 智能充电机用开关电源的研制．北京邮电大学研究生论文，1992
4 陈体衔．VRLA蓄电池变电流间歇充电方法．电池，1998．12
5 姜绍信．铅酸蓄电池快速充电．天津科学技术出版社，1984．11
6 李友善，李军．模糊控制理论及其在过程控制中的应用．国防工业出版社，1993．6
7 YICILIANG and TIKING. Design of battery charging system with fuzzy logic controller, int. J.E Lectron (U.K), Vol.75.Nol
8 童晓阳，童晓霞．蓄电池快速充电模糊控制的初步探讨．西安交通大学模拟中心，江苏理工大学计算机系
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10 陈体衔．VRLA蓄电池变电流间歇充电方法．厦门大学化学系．电池，1998．12
11 余沛亮．密封铅酸蓄电池寿命研究．厦门大学．硕士论文，1996年5月
12 陈体衔，甄春花．VRLA蓄电池变电流间歇快速充电方法．厦门大学化学系．蓄电池，1999．1
13 大功率智能充电机的研制．北京邮电大学硕士论文，1995
14 PS系列智能高频开关电源系统．深圳市华为通信股份有限公司，1997
15 张延鹏，吴铁军．通信用高频开关电源．人民邮电出版社
16 翟文龙，李众庆，刘士祥．一种正激式ZVT PWM高频软开关充电机的研究．清华大学，电机工程与应用电子技术系．清华大学学报(自然科学版)，1999年第39卷第3期
17 阮新波，严仰光．移相控制恒频零电压开关变换器的发展及现状．电力电子技术，1996．2
18 Bose B K. Power Electronics-A Technology Review. Proceedings of The IEEE, 1992, 80(8): 1303～1334
19 张占松，蔡宣三．开关电源原理与设计．电子工业出版社
20 Weiberg A H, Ghislanzoni L. A novel zero voltage and zero current power switching technique. IEEE . Transactions On Power Electronics, 1992,7(4):655～665
21 Roux J A, Theron P C. A Series Resonant Converter for Arc Striking Application. PESC 95'Proceedings, 1995,2:723～728
22 蔡宣(?)．高频准谐振功率变换器的研究．清华大学学报，1991
23 Pital I J. Phase-modulated resonant power conversion techniques for high frequency inverters. IEEE-IAS Annual Meeting, 1985
24 General Dynamic Corporation. Resonant ac power system:proof of concept. GDC Interim Report,Vol. 1
25 王鸿麟，段景汉．相位调制PWM变换器与ML4818、UC1875的应用．国外电子元器件，1997，10
26 Barbi I, Filho W C P. A non-resonant zero-voltage switching pulse width modulated full-bridge dc-to-dc converter.IEEE-IECON Record,1990,1051～1056
27 Chen Q, Lofti A W, Lee F C. Design trade-offs in 5V output off-line zero-voltage.PWM converter. Proc.of VPEC, 1991,89～100
28 Sable D M, Lee F C. The operation of a full-bridge, zero-voltage-switched PWM converter. Proc. of VPEC, 1989,92～97
29 王晓秋．EXB841的缺点及其改进措施．电力电子技术．1994(3)，58～59
30 张青，康勇．IGBT驱动模块EXB841剖析．电气传动．1994
31 苏开才．绝缘栅晶体管(IGBT)的驱动电路．电力电子技术，1992
32 盛祖权，刘立英．具有完善短路保护功能的IGBT驱动器HL402．西安电子电力研究所．电力电子技术，1995，4
33 王先泉，张海呈．PWM型开关电源中的损耗与谐振型开关电源的进展．国外电子元器件，1997．10
34 沈稼树．高频开关电源中滤波与抗干扰．江苏省邮电技工学校．通信电源技术，1997．3
35 赵柯．移相谐振PWM技术的研究．南昌航空工业学院．国外电子元器件，1999．11
36 Unitrode公司产品手册
37 何立民．MCS-51系列单片机应用系统设计．北京航空航天大学出版社，1990．5
38 张延鹏，吴铁军．通信用高频开关电源．人民邮电出版社，1998．4
39 王鸿麟．现代通信电源．人民邮电出版社，1998．7
40 余永权，曾碧．单片机模糊逻辑控制．北京航空航天大学出版社，1995．7
41 丁广顺．神经模糊控制在小功率交流电极变频调速中的应用研究．中国农业大学硕士论文，1999．3
42 蒙以正．MATLAB5．X应用与技巧．科学出版社，1999．11
43 慕春枥，刘学．MATLAB在控制理论中的应用．清华大学自动化系．1998．2
44 史平君．电源元器件分册．辽宁科学技术出版社，1999．1