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%。

基于恒流充电原理的纸张计数电路的设计与研究

本文利用恒流充电原理设计了一种测试平行板间电容和计数平行板间纸张的电路。电路系统以STM32G4最小系统为控制核心,由平行板电容器、电容检测电路、信号调制电路、人机交互系统构成。通过Multisim软件进行仿真,电路系统稳定可靠,可精确得到被测纸张电容与纸张数目,具有良好的计数效果。

基于粒子群算法的锂电池多阶恒流充电方法

为了解决恒流恒压充电速度慢,充电过程中锂电池温升大等问题,提出了一种将粒子群算法和多阶恒流充电模型相结合的方法来对锂电池充电技术进行优化,此方法不依赖于锂电池的机理模型,以充入电量、充电时间和充电能量效率为目标函数,找到最优电流组合,从而提高充电性能。实际工况下的实验结果表明,所采用的优化充电方法比传统的恒流恒压充电方法的充电时间缩短了415 s,充电能量效率提高了0.37%,最高温升降低了0.6℃,达到了提高锂电池充电性能的目的。

矿用永磁接触器PI恒流充电控制器设计

为提高永磁接触器中储能电容的使用寿命,进而保证矿井下永磁接触器工作的可靠性,提出了一种基于比例积分(PI)算法的储能电容恒流充电控制策略。通过MATLAB搭建PI恒流充电仿真模型,构建了以Buck电路为硬件结构基础的改进型PI恒流充电控制器仿真实验平台。仿真和实验结果表明,储能电容在所提的改进型PI控制器调控下实现了恒流充电,符合预期恒流充电设定的参考值,对于增强电路稳定性、延长储能电容使用寿命以及提高整体控制器智能化程度有着一定的实用意义。

基于模糊算法的永磁接触器恒流充电控制器设计

随着现代工业的发展,永磁接触器在生产中的应用越来越广泛。在实际应用中,由于其内部永磁体的存在,合闸状态下无法仅依靠弹簧反力完成分闸,需要内部线圈通过储能电容产生与永磁体吸力方向相反的瞬态推力完成分闸动作。针对储能电容的充电问题,本文提出了一种基于模糊算法的控制策略,由Matlab构建模糊充电的算法仿真模型,通过STM32F103ZET6微控制处理器进行调控。实验结果表明该控制器对储能电容的充电控制方式远优于传统的比例积分(PI)算法控制方式,提高了储能电容的使用寿命,降低了永磁接触器的故障率,保证了其在实际工业生产过程中的可靠性和安全性。

便携式产品用锂离子电池的过流充电保护

锂离子电池保护电路中的过流充电保护功能,由于测试设备达到恒压时的工步自动跳转或者电池保护电路过压保护的干扰,实验室采用传统检测手段容易出现误判。给出了3种可行的过流充电保护功能的测试方法,实验室可使用大容量电池辅助检测,也可借助示波器抓取波形进行分析,还可使用模拟电池电路验证保护板的各项功能。

一种简易恒流充电器的设计

设计了一种经济实用的恒流充电电路。利用三极 管在饱和区的工作特性，方便 地实现了由恒流充电至涓流充电的转换，减不了充电过程中的水损耗。

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。

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。

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.

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。

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。

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。

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 。

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。