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整流与逆变数字触发控制系统设计

袁奕  
【摘要】: 由于信息技术、电力系统和交通运输的发展对储能蓄电池的需求日益增加,作为直流电源的整流与逆变器被广泛应用于蓄电池化成过程,本课题对晶闸管变换器系统及其数字化和嵌入式控制技术进行研究,设计一种具有总线智能控制功能的数字触发控制器。 铅酸蓄电池以其突出的优点,在各个领域得到了广泛的应用。目前在电动车、UPS不间断电源等领域,它已经成为最重要的关键部件之一。铅酸蓄电池在出厂之前要进行反复的充放电,以达到活化的目的,而传统工艺依靠手工完成,控制精度低,且不可靠,因此,本文将嵌入式技术应用于充放电控制系统,提高了控制精度,为企业节约了成本。 本文首先简要阐述了蓄电池在充放电过程中的电化学反应,同时介绍了晶闸管触发的条件。以铅酸蓄电池充放电装置作为研究对象,然后根据蓄电池所需要的充放电环境,分析了现有的充放电方法和充放电控制技术,采用了一种可以以实际需求按照电压或者电流不同而进行人为设定的控制方法,最后提出了本系统的总体方案。 在本系统的设计中,采用了嵌入式控制技术,主电路由三相桥式电路组成,功率开关管选用晶闸管,控制电路以Philip系列芯片为核心,通过采集主电路各相相位等状态信息,送入ARM进行分析和处理,得到晶闸管的移相角,控制主电路晶闸管的开通时刻,通过整流和逆变两种状态来实现充电和放电;同时控制系统对电池两端电压跟电流进行监测,对系统起到很好的保护作用。 本文从硬件和软件两方面详细的论述了系统的设计。在硬件方面,详细地分析了系统各部分电路的设计原理,同时介绍了核心主控制器的部分硬件结构;在软件方面,除主控制器以uClinux为操作系统外,数字触发控制器利用ARM的高速实时处理和控制器外设集一身的特点,采用以PID控制思想为基础的闭环控制方法,详细分析了算法,控制效果良好。


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