基于LC串联谐振的高压恒流充电电源设计

LC串联谐振式高压恒流充电电源能够实现电容器的高效快速充电,且具有较好的抗负载短路能力,在高重频脉冲功率系统中具有广阔的应用前景。充电电源的效率是决定系统重频运行能力的重要因素,提高效率是目前高压电容器充电电源设计的首要目标。根据LC串联谐振电路的工作原理,分析可知电源工作模式、逆变桥的开关频率以及高频变压器的分布参数是影响LC串联谐振电源效率的主要因素。针对功率为10 kW、输出电压为40 kV的直流电源,计算主电路参数并利用Pspice建立了电路模型验证其准确性,采用软开关技术减小开关损耗,设计了分布参数较小的高频变压器进一步提高效率,并在此基础上完成了电源整体结构设计。最后测试了电源的充电特性,结果表明该电源可将0.1μF电容器在37 ms内充电至39.5 kV,其充电效率为87.1%。

变负载无线充电系统的恒流充电技术

基于磁耦合共振原理,设计了一套采用平板磁心结构的变负载恒流充电无线电能传输系统。利用等效电路模型分析影响传输功率、系统效率和充电电流的主要因素。根据超级电容恒流充电过程中等效负载电阻动态变化规律,采用不同阻值的功率电阻模拟其充电特性。首先,分析二次侧Buck变换器对充电电流的调节作用,得到占空比与充电电流的关系,采用PI控制算法实现变负载的恒流充电;其次,通过理论分析和仿真实现磁耦合机构参数优化设计;最后,搭建系统实验平台对系统设计方法进行验证。在传输距离为15cm且负载电阻为0.5~5?时,实现29A的恒流充电。当负载电阻为3.2?时,系统效率和传输功率分别为87.7%和2.58k W。

一种均衡考虑锂电池内部能量损耗和充电速度的多段恒流充电方法

锂电池快速充电方法应该均衡考虑电池的安全、寿命和充电时间。为此,应该控制锂电池的温度或能量损耗。提出一种均衡考虑锂电池能量损耗和充电时间的多段恒电流充电方法。首先,通过测试不同电流的恒流工况充电电压曲线,建立锂电池直流内阻随荷电状态(SOC)和电流I变化的函数关系式。其次,简化恒流段内能量损耗计算表达式,并设计用于均衡充电时间和能量损耗的充电目标方程。最后,设计一条权重变化曲线以确定各个恒流段的充电电流。此方法实验过程简单,充电电流的计算过程简单。通过与恒流充电方法的实验比较,验证了该方法的优点。

恒压-恒流充电容量比值法测定石墨电极中的锂离子扩散系数

通过球形扩散模型推导了恒压-恒流充电容量比(简称RPG)与石墨电极中锂离子固相扩散系数的关系,给出了一种测量锂离子在石墨负极中固相扩散系数的新方法即RPG法.理论结果表明固相扩散系数D与RPG值q,颗粒半径R和恒流充电时间tG有关.当q≤0.5时,其关系式可通过最小方差线性化拟合为D=R2/(15.36qtG)(q≤0.5).实验结果表明,RPG法具有非常好的重现性,不同恒流充电电流和时间下测得1.5V(vsLi/Li+)的锂离子固相扩散系数值均在1.060×10-10cm2·s-1左右.采用RPG法对石墨电极在1.0～2.5V(vsLi/Li+)高电压区的锂离子固相扩散系数进行了测试,结果表明在1.0～2.5V的高电压区,随着电压的升高,D值从4.292×10-10cm2·s-1减小到1.219×10-11cm2·s-1.

电容器恒流充电电源的通用谐振电路模型

根据几种电容器充电用谐振电源的分析 ,得到统一的电路模型并以此说明电容充电电源实现恒流的机理 ,给出了实现谐振的条件。

大功率高压恒流充电源研制

设计制作了一台大功率高压恒流充电源.该电源采用全桥串联谐振恒流充电拓扑结构,实现了0-30kV范围内输出可调,设计最大平均充电功率5kW.简要分析了电路的工作过程,给出了电路参数设计方法和设计实例,并进行了电路仿真和初步实验研究.实验中,使用该电源对18μF电容实现了30kV,0.1Hz重频充电,充电功率约1.35kW,目前电源已累计充放电万余次,运行稳定可靠.

PWM恒流充电系统的设计

一种好的蓄电池充电方法是分级恒流充电。分析了PWM控制DC/DC变换的原理,给出了一种基于IGBT功率器件、单片机控制的新型蓄电池恒流充电系统的设计方法,并对该系统进行了试验,给出了试验结果。

光伏储能系统恒流充电模式下光伏电池的稳定工作区

基于接口变换器输出恒流控制稳定的必要条件,研究揭示了光伏储能系统恒流充电模式下光伏电池的稳定工作区。以前置电容式Buck变换器为例,建立了基于光伏电池动态电路模型的连续导电模式(continuous conduction mode,CCM)系统小信号模型;分析了恒流充电模式下光伏接口变换器采用不同控制回路构成时系统的闭环传递函数,并根据赫尔维茨判据得出输出恒流控制稳定的必要条件;在此基础上,得出了恒流充电模式下光伏电池的稳定工作区;最后通过150 W样机进行了实验验证。研究结果表明:恒流充电模式下,光伏电池的稳定工作区是唯一、确定的,且稳定工作区的具体类型取决于接口变换器的控制回路构成。

BP神经网络PID控制的永磁真空开关储能电容恒流充电特性分析

针对永磁真空开关分合闸储能电容充电问题提出一种BP神经网络PID控制技术,实现分合闸储能电容的智能恒流充电,使分合闸储能电容和永磁真空开关本体性能达到了良好配合。构建了4-5-3的BP神经网络结构,建立了BP神经网络PID控制的数学模型,搭建了恒流充电控制系统的整体仿真模型并仿真了整个恒流充电过程,仿真与实验结果比较吻合。实验结果表明,采用BP神经网络PID充电控制技术可动态调整充电电流以实现分合闸储能电容恒流充电效果,有效地提高了储能电容的工作寿命与可靠性。

基于DSP控制的恒流充电电源设计

根据蓄电池分级恒流充电的要求,给出一种基于DSP、变参数积分分离PI控制的新型蓄电池恒流充电电源的设计方法。介绍了电源的系统结构、工作原理、控制策略及软件设计。目前该电源已投入工程使用。

阀控铅酸蓄电池分段恒流充电特性的研究

通过对电动自行车用阀控铅酸(VRLA)蓄电池特性的分析,研究了一种新的充电方法——分段恒流充电法。对首段充电电流及充电电流段数进行了研究,结果表明:采用首段0.5 C充电,4段或5段恒流充电法,可使充电时间缩短到小于150 min,同时电池的循环寿命达到大于250次,与恒压限流充电方式比较,分段恒流充电方式不仅充电时间短,而且电池温升低、失水少、循环寿命提高1倍以上。此外,采用恒流充电法还可以消除由于充电方法不当造成的电池极板硫化,使电池恢复容量。对电池性能衰减机理的研究表明:多段恒流充电能抑制VRLA电池正极板活性物质的软化和负极板活性物质的硫酸盐化。

一种用于恒流充电电源的保护系统的研制

在大功率恒流充电电源给高压脉冲电容器充电时,由于高压电容的放电回路电流是一个几十kA的振荡电流,该电流反馈到充电电源会导致充电系统损坏。为解决此问题,研制了一个保护系统,该系统由大、小电感和高压硅堆等组成,结构简单,能够有效隔离大电流反馈到充电电源。介绍了该保护系统的保护原理后设计了其结构、材料和尺寸,并推导了空芯螺线管电感值的计算公式;用ANSYS软件对空芯螺线管和实际制作的电感的磁力线分布进行了模拟,算出其磁阻,从而得到了实际电感的理论计算值,该计算值与RLC精密仪器测得的电感值很接近,从而验证了该计算公式的正确性。用Pspice软件对系统的保护效果进行模拟计算的结果表明,该保护电路的存在对主放电回路几乎没有影响;当反向脉冲电流过大时,首先损坏的是反向保护硅堆,从而保护了恒流充电电源。

轻便恒流充电脉冲固体激光器电源

介绍了一种轻便恒流充电脉冲固体激光器电源。采用把恒流充电电路与开关电源电路结合起来设计的方法 ,通过丢弃笨重的工频变压器和利用较高的开关频率降低电感 -电容变换器中的电感量 ,从而使电源的体积和重量减小 。

永磁断路器分合闸电容模糊恒流充电特性分析

针对难以精确实现对永磁断路器分合闸电容器组恒流充电控制,提出了一种模糊恒流充电技术。在分析分合闸电容器组恒流充电工作特性的基础上,构建了恒流充电的电流偏差e、偏差变化率ec和输出量u的隶属度函数与模糊控制规则,建立了替代复杂的模糊控制算法的二维查询表格,可有效提高模糊恒流控制系统的实时性。搭建了恒流充电系统的Matlab仿真模型与智能控制单元,仿真和实验结果表明,该方法实现了分合闸电容器组恒流充电控制,有效地提高了电容器组的充电快速性和使用寿命。

LCC谐振式永磁机构储能电容恒流充电控制

针对真空断路器永磁机构分合闸储能电容恒流充电问题,在分析LCC谐振变换器谐振电流断续模式(DCM)输出特性的基础上,采用模糊恒流控制算法。为解决LCC谐振变换器随着充电电压上升,传统PFM控制难以维持恒流输出从而导致电能传输能力下降问题,采用临界断续频率追踪控制思想,提出一种无需通过精确测量寄生电容参数建立精准数学模型的临界断续频率追踪方法,建立模糊控制器并结合实时临界断续频率实现零电流关断和反向谐振电流同步续流,以提高电能传输效率,实现对永磁机构储能电容的快速恒流充电。实验结果表明,该文提出的模糊恒流控制算法和临界断续频率追踪方法实现了储能电容的恒流充电,并具有工程可行性。

基于压降补偿的锂离子电池恒流充电方法

研究了锂离子电池充放电过程中内阻变化特性,发现电池欧姆内阻基本不变,极化内阻在充电后期小幅增长。应用两阶段逐次逼近法估计电池满充时刻总内阻大小,提出了一种基于内阻压降补偿机制的恒流充电控制方法。与传统恒流恒压充电方式相比,该充电方法在确保充电容量的前提下极大加快了充电速度,具有较大应用价值。

冲击电压发生器的恒流充电

以保证冲击电压发生器的质量为基点,讨论了各种恒流充电的方法;这些方法对冲击电压发生器工作的影响和它们的适用性。

三相快速恒流充电系统的实现

为了实现在1s内对50kV,32μF高压脉冲电容器组进行快速充电,充电系统采用了三相L-C谐振恒流充电方式。实验结果表明:这种方式能够实现高电压、大容量电容器组的快速充电。同时,给出了设计及调试过程中应该注意的问题。

磷酸铁锂电池恒流充电过程中的温度特性分析

针对混合动力电动车用磷酸铁锂动力电池在大电流快速充电过程中产热易导致电池组热失控的问题,以磷酸铁锂动力电池为研究对象,分析了充电过程中电池的热特性,提出了一种基于容量增量d C/d VC的磷酸铁锂动力电池动态温度分析方法。在此基础上,对国产某方形磷酸铁锂动力电池进行了恒流充放电及其动态温度测试实验,讨论了电池容量增量与充电电压平台、产热及温度的变化关系。结果表明:电池容量增量与其温度存在动态对应关系,电池容量增量较大的电池,其产热较大和对应的温度较高,这将是电池温度控制的重点。

高效紧凑的高压脉冲电容器恒流充电电源

基于高频谐振电路研制的高压脉冲电容器充电电源。采用IGBT构成电源的软开关电路和闭环变频控制充电电流的方式。对输出端负载大范围变化引起的谐振频率漂移，采用微调开关时间．保证了变换器开关零切换，显著降低了导通、关断时IGBT的损耗。通过对100μF高压电容器充电实验．证明恒流充电电源的恒流效果好、充电重复精度和效率更高。在短路状态下能安全可靠地工作。