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矿用大功率铅酸蓄电池充电控制系统

矿用大功率铅酸蓄电池充电控制系统

作者：杜亚娜中国矿业大学

学位级别：硕士

煤炭是一种重要的能源,在我国国民经济中占有主要地位。煤炭生产的智能化日益受到重视,矿用电机车是煤矿生产中的重要运输设备,它由铅酸蓄电池提供动力。充电机是用于铅酸蓄电池充电的电气装备,其性能的好坏直接影响铅酸蓄电池的工作效... 详细信息

煤炭是一种重要的能源,在我国国民经济中占有主要地位。煤炭生产的智能化日益受到重视,矿用电机车是煤矿生产中的重要运输设备,它由铅酸蓄电池提供动力。充电机是用于铅酸蓄电池充电的电气装备,其性能的好坏直接影响铅酸蓄电池的工作效率、使用寿命及运行可靠度等。由于煤矿现场中广泛使用的充电机多为老旧设备,控制方法简单,充电时间长、能耗高、自动化程度低,需要人工值守,并且充电时难以很好的遵循电池充电特性,容易对电池造成伤害、缩短使用寿命。故此,研究设计了基于变论域模糊PID控制的矿用大功率铅酸蓄电池充电控制系统。论文的主要内容如下:首先,对矿用充电机主电路和控制电路工作原理进行了分析,利用MATLAB对三相全控整流电路进行了仿真,以此为基础提出了充电控制系统的总体设计。针对充电机充电策略单一的问题,以蓄电池可接受电流曲线为依据,设计了一种恒流充电-恒流脉冲充电-恒压充电-浮充电的多阶段充电方法。由于充电机采用模拟电子电路对充电电压和电流进行控制,造成的误差较大,因此将变论域模糊PID控制创新性地应用在铅酸蓄电池充电过程中,建立了变论域模糊PID与充电系统的仿真模型,结果表明,变论域模糊PID控制在误差精度、响应速度和稳态效果上都优于常规PID和模糊PID的控制效果。其次,根据充电控制需求完成了软硬件的设计,硬件电路以STM32芯片为核心,设计了晶闸管触发、充电电压和电流的采集隔离电路等电路。软件方面设计了充电子程序、AD转换、数字滤波等模块;实现了控制算法的软件编程。系统还设计有存储、通信以及人机接口功能,以便于修改充电等相关参数。最后,在实验室完成调试及模拟测试后,在现场进行了测试。所设计的充电控制系统完成了对55节铅酸动力蓄电池组充电实验。结果表明充电过程平稳有效,充电电压和电流稳定;充电时间从原来的12小时缩短到8小时,降低了充电能耗;充电各阶段实现自动切换,充电结束后自动切断充电电源,无需人工值守,极大的提高了充电时电池的安全性。所研制的充电控制系统在充电时符合铅酸蓄电池充电规律。通过对充电电压、电流的实时检测,在控制策略与算法的作用下系统对充电电压/电流能进行有效的闭环控制,实现了对矿用铅酸动力蓄电池的快速、高效充电。所设计的人机接口及相关充电模块,便于对相关充电参数进行修改,从而可用于对不同型号、不同电压的铅酸蓄电池组进行充电。所研制的充电系统提升了矿用铅酸动力蓄电池充电的智能化水平,可用于对老旧充电机的升级改造,具有广泛的应用前景。

关键词：充电控制变论域模糊PID 铅酸蓄电池动力电池

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独立光伏系统充电控制器的设计

独立光伏系统充电控制器的设计

作者：丁亚东厦门理工学院

学位级别：硕士

在能源快速消耗和环境问题日益严重的今天,太阳能因清洁、可再生等优点,深受人们关注,光伏发电作为太阳能的一种有效利用方式,得到了迅速的发展。最大功率点追踪(Maximum Power Point Tracking,MPPT)技术能够最大化的将太阳能转换为电能... 详细信息

在能源快速消耗和环境问题日益严重的今天,太阳能因清洁、可再生等优点,深受人们关注,光伏发电作为太阳能的一种有效利用方式,得到了迅速的发展。最大功率点追踪(Maximum Power Point Tracking,MPPT)技术能够最大化的将太阳能转换为电能,提高光伏发电效率,因而在光伏发电系统中获得普遍应用,具体表现在三个方面:一是采用MPPT技术直接为负载供电;二是利用MPPT技术对蓄电池进行充电;三是在光伏并网系统中利用MPPT技术对电网输送电能。本文以独立光伏系统对铅酸蓄电池充电作为研究对象,针对光伏电池最大功率追踪和蓄电池充电方法等一些关键技术进行了研究,提出了一种以飞思卡尔MK02单片机为控制芯片的独立光伏发电系统的实现方案。文中首先介绍了太阳能电池的工作原理和输出特性,对传统的MPPT的原理和实现方法的优缺点进行了对比分析,本文的MPPT方法采用了一种通过获取DC/DC电路最大输出电流实现,该方法控制实现更为简单且能有效降低硬件成本。同时,也对铅酸蓄电池的充电方法进行了深入的探索,在传统三阶段充电方法上,结合光伏系统最大功率的特殊背景,提出了一种三段式的光伏充电方法,在最大功率追踪过程中加入了限流功能,防止过流充电对蓄电池构成损坏。其次,选用BUCK拓扑结构作为主功率电路,介绍了调节占空比以实现光伏电池最大功率输出的原理,还对控制电路部分进行了设计,其中详细介绍了基于UC3843的反激式电源的设计。此外,结合飞思卡尔官方提供的软件开发工具,完成了最大功率追踪算法和充电算法软件代码的编写,论文给出了有关程序的流程图。最后,搭建系统测试平台,利用太阳能光伏模拟器和光伏阵列对最大功率追踪和三段式充电进行了验证。测试结果表明本文的算法能够实现对最大功率的准确追踪,充电电流也能控制在限定的范围之内,且能够根据蓄电池的电压状态切换到对应的充电阶段,证实了论文所提出的设计方案是切实可行的。

关键词：独立光伏 MPPT 充电控制铅酸蓄电池

远洋海岛能量供给系统最优充电控制及应急调度策略研究

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远洋海岛能量供给系统最优充电控制及应急调度策略研究

作者：何志恒华中科技大学

学位级别：硕士

远洋海岛及周边海域具有丰富的旅游资源、渔业资源,为使其得到充分开发,需保证海岛具有稳定的、绿色的能源供给。传统的柴油发电模式不利于海岛绿色发展,若能充分开发远洋海岛丰富的可再生能源资源,则可为远洋海岛绿色发展提供强大的能... 详细信息

远洋海岛及周边海域具有丰富的旅游资源、渔业资源,为使其得到充分开发,需保证海岛具有稳定的、绿色的能源供给。传统的柴油发电模式不利于海岛绿色发展,若能充分开发远洋海岛丰富的可再生能源资源,则可为远洋海岛绿色发展提供强大的能源支撑。但远洋海岛的面积较小,且多呈岛群分布,在旅游业、渔业等完全开发的基础上,单个海岛上无法再布置相应规模的新能源发电装置。若可以将岛群联立起来,统一发展,根据岛屿的功能定位将岛屿分为负荷中心岛与资源岛,则可有效解决岛屿面积不足的问题。同时将旅游业、渔业所需的船舶进行全电化改造,可进一步减少负荷中心岛发展过程中柴油的使用,提高岛屿新能源的渗透比例。但在这类含多类型全电船舶的远洋海岛群能量系统中,将面临新的调度问题。本文首先介绍了远洋海岛群能源供给系统的基本框架和岛上新能源的发电特性,分析了该框架中岛群能量调度存在问题与挑战。针对含多类型全电船舶的远洋海岛群能量调度过程中需考虑的电动船舶时空特性的问题,对各船舶的出行特性进行了分析,为后续充电控制和应急调度奠定了基础。针对资源岛上多类型船与储能电池的充电控制问题,本文根据不同新能源出力场景的需要,在充分考虑了船舶的工作特征及出行特性的基础上,确定了不同的充电控制目标函数与充电约束。通过算例仿真与对比验证了本文资源岛充电控制策略能充分地满足各船舶的出行需求,并完成对新能源的有效消纳。针对极端场景下负荷中心岛利用全电船舶V2G特性的应急调度保供电问题,本文建立了负荷重要度模型,并在应急调度过程中充分考虑了负荷中心岛上网架约束、船舶的调度约束、资源岛上充电约束等,提出了以恢复负荷重要度值最大为目标的海岛电网应急调度策略。仿真结果表明,本文的应急调度策略能充分地考虑负荷重要度值,实现对负荷中心岛的应急供电。

关键词：远洋海岛群全电船舶充电控制 V2G 应急调度

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单液流锌镍电池充电控制研究

单液流锌镍电池充电控制研究

作者：金海浪广西大学

学位级别：硕士

单液流锌镍电池(Single flow zinc-nickel battery)由于其储能规模大、性价比高、循环能力强、绿色环保等优点成为具有良好发展前景的新型储能装置。搭建与之配套的可编程的充电系统来对单液流锌镍电池充电控制方法进行研究,对提高电池... 详细信息

单液流锌镍电池(Single flow zinc-nickel battery)由于其储能规模大、性价比高、循环能力强、绿色环保等优点成为具有良好发展前景的新型储能装置。搭建与之配套的可编程的充电系统来对单液流锌镍电池充电控制方法进行研究,对提高电池性能及能量效率非常重要。本文根据单液流锌镍电池性能参数搭建了等效电路模型,建立Buck控制电路模型进行仿真实验,设计了可编程的电池充电控制系统,并进行了性能测试和充电实验分析。本充电控制系统以DSP为核心控制芯片,通过单相PWM整流技术进行AC/DC变换,由Buck电路完成DC/DC变换,采用PID控制算法实现电池的恒流充电控制。电解液流速模块以STM32F107为核心控制单元,运用单闭环PI控制算法对电解液流速进行控制。检测模块采用霍尔线性电压电流传感器采集输出的电压和电流信号,应用法米特流量计采集流速信号,并在LCD上显示。最后,通过选取合适的变量范围进行不同电压、电流和电解液流速下的恒流充放电实验,并进行实验结果分析。结合所设计的硬件电路和软件控制算法对系统性能进行测试,通过示波器检测得到MOSFET管的PMW调制实验波形,验证了控制方案的可行性。最后的恒流充放电实验说明了充电电流、充电电压和电解液流速是影响单液流锌镍电池工作效率重要因素,在充电电流(5A～10A)和充电截止电压(2.02V～2.07V)逐渐增加的情况下,电池的工作效率大体趋势逐渐下降。电解液流速在4.6～10.2 L/min范围内,库伦效率和能量效率的大小呈非线性变化,系统效率由于循环泵能量损失的增加而逐渐降低。

关键词：单液流锌镍电池可编程充电控制 Buck 工作效率

电网调频型飞轮储能系统自适应鲁棒充电控制方法研究

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电力系统保护与控制 2019年第8期47卷 56-61页

作者：武鑫滕伟柳亦兵华北电力大学先进飞轮储能技术研究中心北京102206

飞轮储能系统对电网频率调节控制的效果优异,能够有效地提高电网频率稳定性,保证电网运行的可靠性和安全性。为了提高电网波动下的系统充电过程中系统性能和转速跟踪精度,并减小系统的振动和冲击,针对采用永磁同步电机的此类系统,基于... 详细信息

飞轮储能系统对电网频率调节控制的效果优异,能够有效地提高电网频率稳定性,保证电网运行的可靠性和安全性。为了提高电网波动下的系统充电过程中系统性能和转速跟踪精度,并减小系统的振动和冲击,针对采用永磁同步电机的此类系统,基于矢量控制策略提出了转子转速自适应鲁棒控制(ARC)方法和连续参考转速曲线。通过建立的仿真模型,对推导的方法进行了验证。接着应用转速PID控制方法和等加速度参考转速曲线。仿真结果表明:基于转速ARC控制方法和连续参考转速曲线,系统的转速稳态误差为0.03%,角加速度稳态误差为0.7%,电网波动下的转速最大误差为0.8%;基于转速PID控制方法和等加速度参考转速曲线时,系统的转速稳态误差为0.08%,角加速度稳态误差为1.6%,电网波动下的转速最大误差为6.0%。因此,采用转速ARC控制方法和连续参考转速曲线的系统性能和转速跟踪误差明显优于采用转速PID控制方法和等加速度参考转速曲线。

关键词：调频型飞轮储能系统充电控制连续参考转速曲线自适应鲁棒控制方法

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二次电池充电控制与保护LSI技术

电子产品世界 2001年第2期8卷 27-39页

氢镍蓄电池寿命影响分析及在轨充电控制技术研究

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航天器工程 2011年第1期20卷 88-94页

作者：杜红刘震曹俊崔波北京空间飞行器总体设计部北京100094

介绍了氢镍蓄电池空间应用寿命及其影响因素等方面的研究情况。在此基础上,针对影响氢镍蓄电池在轨寿命的因素,对氢镍蓄电池充电管理的研究和工程实践结果进行了综合分析,以期为我国氢镍蓄电池空间应用技术的提高和可靠性增长提供一定... 详细信息

介绍了氢镍蓄电池空间应用寿命及其影响因素等方面的研究情况。在此基础上,针对影响氢镍蓄电池在轨寿命的因素,对氢镍蓄电池充电管理的研究和工程实践结果进行了综合分析,以期为我国氢镍蓄电池空间应用技术的提高和可靠性增长提供一定的技术参考。

关键词：氢镍蓄电池在轨寿命充电控制

采用UC3906的密封铅酸蓄电池的充电控制

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UPS应用 2005年第5期 58-63页

作者：路秋生赵红北京信息职业技术学院

UC3906电路芯片采用先进的设计，能很好地对铅酸蓄电池充电进行控制和检测。文中介绍了UC3906芯片的工作原理和功能。

关键词：密封铅酸蓄电池充电控制蓄电池充电电路芯片工作原理

维普期刊数据库评论

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新能源钒电池及其充电控制技术

企业技术开发 2010年第1期29卷 38-40页

作者：李虹云刘理李云燕湖南维邦新能源有限公司湖南长沙410013 湖南大学湖南长沙410082

针对一种新型的储能钒电池的应用以及充电控制问题,设计了一种基于PIC单片机的钒电池充电控制器,单片机不断采集钒电池的电压、电流和温度等信息,根据钒电池的充电特性,利用PWM输出驱动开关管对钒电池进行充电,同时提供了针对过压、过... 详细信息

针对一种新型的储能钒电池的应用以及充电控制问题,设计了一种基于PIC单片机的钒电池充电控制器,单片机不断采集钒电池的电压、电流和温度等信息,根据钒电池的充电特性,利用PWM输出驱动开关管对钒电池进行充电,同时提供了针对过压、过流、超温和断流的保护机制。重点介绍了控制器的硬件结构,分析了充电控制的软件流程和安全监控管理系统的运行机制。

关键词：钒电池充电控制单片机安全监控管理