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,能夠對多種動力鋰電池以多種充電方式進行充電。經(jīng)大量的實際應用證明,設備性能穩(wěn)定、工作可靠、抗干擾能力強,解決了動力鋰電池充電技術的難題,有廣闊的應用前景。關鍵詞：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的相關研究,往往要購買多臺充電電源或自行研制相應的充電電源。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硬件設計1.1主電路設計充電電源的主電路采用目前技術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、電壓型驅動控制、開關損耗小、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)設計充電電源重要由主電路和控制系統(tǒng)組成。控制系統(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。控制系統(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采用模塊化的設計方法,單個模塊的體積為90mm