基于DSP的蓄電池充放電裝置研究
發(fā)布時間:2007/7/2 0:00:00 訪問次數(shù):483
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基于DSP的蓄電池充放電裝置研究
1 引言
在蓄電池生產過程中，為了保証產品質量，常需對成品蓄電池進行幾次充放電處理。傳統(tǒng)充放電設備通常采用晶閘管作為整流逆變功率器件。裝置比較復雜，交流輸入、輸出的功率因數(shù)較低。對電網的諧波污染也比較大。為此，設計了一種三相SPWM整流逆變蓄電池充放電裝置。它采用IGBT作為功率變換器件。交流側以精密鎖相的正弦波電流實現(xiàn)電能變換�？色@接近于1的功率因數(shù)，實現(xiàn)對蓄電池的充放電處理，顯著降低了對電網的諧波污染，滿足了綠色環(huán)保和節(jié)能的設計要求。
2 系統(tǒng)結構及工作原理
圖1示出設計的蓄電池生產用充放電控制系統(tǒng)結構[1]。該系統(tǒng)從原理上可劃分為SPWM雙向逆變和DC∕DC變換充放電兩個子系統(tǒng)。前者，在蓄電池充電時，通過三相PFC升壓控制實現(xiàn)AC∕DC變換。將交流電網電壓轉換成蓄電池充電所需的直流電壓；在蓄電池放電時，通過三相PFC恒壓逆變控制實現(xiàn)DC∕AC變換，將蓄電池釋放的能量回饋電網。后者，完成逆變直流電能與蓄電池電能的轉換，以保証蓄電池充放電過程中所要求的電流、電壓和時間的控制。各子系統(tǒng)采用單獨的DSP管理，DSP部分以模板化直插結構直接插入工控機的主板，工控機承擔整個系統(tǒng)的監(jiān)控管理。系統(tǒng)由1個逆變子系統(tǒng)和n個(實驗樣機設計為15個)充放電子系統(tǒng)組成。系統(tǒng)工作時，可通過工控機編組，使后路蓄電池工作于充電狀態(tài)；n-k路工作于放電狀態(tài)，這樣蓄電池能量就可直接在系統(tǒng)內部進行交換，從而顯著提高了節(jié)能效果。圖2示出三相SPWM雙向逆變電路采用的典型電壓型結構主電路[2]。
三相反饋電流iuf，ivf，iwf用于跟蹤由DSP產生的電流給定信號，從而控制直流端電壓Ud的穩(wěn)定；Ud的反饋電壓Ut的值經DSP采樣后通過電壓調節(jié)得到作用于電流內環(huán)的電流給定值。
圖3示出單相PWM整流電路的相量圖[2]。雖然該系統(tǒng)采用的是三相PWM整流電路．但其工作原理與單相電路相似，只是從單相擴展到三相。對電路進行SPWM控制，在橋的交流輸入端A，B，C可得到三相橋臂的SPWM電壓uiu，uiv，uiw。對其各相按圖3的相量圖進行控制，就可使各相電流iu，iv，iw為正弦波。且與電壓同相位，功率因數(shù)近似為1。
由此可知，控制uiu的大小和相位δ
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1 引言
在蓄電池生產過程中，為了保証產品質量，常需對成品蓄電池進行幾次充放電處理。傳統(tǒng)充放電設備通常采用晶閘管作為整流逆變功率器件。裝置比較復雜，交流輸入、輸出的功率因數(shù)較低。對電網的諧波污染也比較大。為此，設計了一種三相SPWM整流逆變蓄電池充放電裝置。它采用IGBT作為功率變換器件。交流側以精密鎖相的正弦波電流實現(xiàn)電能變換�？色@接近于1的功率因數(shù)，實現(xiàn)對蓄電池的充放電處理，顯著降低了對電網的諧波污染，滿足了綠色環(huán)保和節(jié)能的設計要求。
2 系統(tǒng)結構及工作原理
圖1示出設計的蓄電池生產用充放電控制系統(tǒng)結構[1]。該系統(tǒng)從原理上可劃分為SPWM雙向逆變和DC∕DC變換充放電兩個子系統(tǒng)。前者，在蓄電池充電時，通過三相PFC升壓控制實現(xiàn)AC∕DC變換。將交流電網電壓轉換成蓄電池充電所需的直流電壓；在蓄電池放電時，通過三相PFC恒壓逆變控制實現(xiàn)DC∕AC變換，將蓄電池釋放的能量回饋電網。后者，完成逆變直流電能與蓄電池電能的轉換，以保証蓄電池充放電過程中所要求的電流、電壓和時間的控制。各子系統(tǒng)采用單獨的DSP管理，DSP部分以模板化直插結構直接插入工控機的主板，工控機承擔整個系統(tǒng)的監(jiān)控管理。系統(tǒng)由1個逆變子系統(tǒng)和n個(實驗樣機設計為15個)充放電子系統(tǒng)組成。系統(tǒng)工作時，可通過工控機編組，使后路蓄電池工作于充電狀態(tài)；n-k路工作于放電狀態(tài)，這樣蓄電池能量就可直接在系統(tǒng)內部進行交換，從而顯著提高了節(jié)能效果。圖2示出三相SPWM雙向逆變電路采用的典型電壓型結構主電路[2]。
三相反饋電流iuf，ivf，iwf用于跟蹤由DSP產生的電流給定信號，從而控制直流端電壓Ud的穩(wěn)定；Ud的反饋電壓Ut的值經DSP采樣后通過電壓調節(jié)得到作用于電流內環(huán)的電流給定值。
圖3示出單相PWM整流電路的相量圖[2]。雖然該系統(tǒng)采用的是三相PWM整流電路．但其工作原理與單相電路相似，只是從單相擴展到三相。對電路進行SPWM控制，在橋的交流輸入端A，B，C可得到三相橋臂的SPWM電壓uiu，uiv，uiw。對其各相按圖3的相量圖進行控制，就可使各相電流iu，iv，iw為正弦波。且與電壓同相位，功率因數(shù)近似為1。
由此可知，控制uiu的大小和相位δ
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