發(fā)布時間：2017-04-28 16:20

  本文關(guān)鍵詞：液流電池管理系統(tǒng)的研究，，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：近年來,作為新能源的代表,風力發(fā)電和太陽能發(fā)電在國家的大力支持下得到了前所未有的快速發(fā)展。然而風能和太陽能的輸出與自然因素密切相關(guān),自然因素的不確定性導致輸出功率不穩(wěn)定。為解決上述問題,儲能技術(shù)在電網(wǎng)中得以推廣,而液流電池作為儲能系統(tǒng)的存儲量介質(zhì)也得到了廣泛認可。隨著儲能容量不斷加大,所需的液流電池的數(shù)目也隨之增大,由此導致現(xiàn)在的電池管理系統(tǒng)無法滿足要求。本文以20kW液流電池儲能項目為背景,研制一套具有“快速電壓采樣,結(jié)構(gòu)靈活,實時性強”的電池管理系統(tǒng)。主要做了以下工作:首先,分析了當前主流電池管理系統(tǒng)在功能上和結(jié)構(gòu)上的缺陷。針對本項目的特點,提出了具有兩級式結(jié)構(gòu)的電池管理系統(tǒng)并對功能進行了劃分。該電池管理系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單,具有較強的靈活性,方便后期的維護和擴容。其次,研究了現(xiàn)有電池管理系統(tǒng)中單體電池電壓采樣電路,分析了該電路的缺陷。設計了一款具有同時采集多路電池電壓的采集電路。該采樣電路選用了具有并行處理能力和大量外接I/O口的FPGA作為中央處理器,實現(xiàn)電池電壓的快速采集。該方法解決了電池電壓采樣的時間變長的問題,為實現(xiàn)快速保護電池和其他設備奠定了基礎(chǔ)。再次,電池管理系統(tǒng)內(nèi)部通信采用了具有較強的抗干擾性,完善通信機制和較高通信速率的CAN總線。保證了通信的穩(wěn)定性和傳輸數(shù)據(jù)的準確性。最后,給出了電池管理系統(tǒng)的硬件設計電路和軟件流程圖,并在5kW液流電池平臺上進行了大量的試驗和調(diào)試,最終電池管理系統(tǒng)能夠快速、安全、穩(wěn)定的運行。
【關(guān)鍵詞】：電池管理系統(tǒng) 液流電池 FPGA CAN總線
【學位授予單位】：上海交通大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：TM912
【目錄】：

• 摘要3-4
• ABSTRACT4-9
• 第一章 緒論9-19
• 1.1 微電網(wǎng)的形式9-11
• 1.2 儲能技術(shù)的概述11-14
• 1.2.1 微電網(wǎng)對儲能技術(shù)的需求11-12
• 1.2.2 儲能技術(shù)的分類12-13
• 1.2.3 儲能用蓄電池概述13-14
• 1.3 液流電池的國內(nèi)外發(fā)展概況14-15
• 1.3.1 國外發(fā)展狀況15
• 1.3.2 國內(nèi)發(fā)展狀況15
• 1.4 電池管理系統(tǒng)的國內(nèi)外發(fā)展概況15-17
• 1.4.1 國外發(fā)展概況17
• 1.4.2 國內(nèi)發(fā)展概況17
• 1.5 本課題主要研究內(nèi)容17-19
• 1.5.1 研究意義17
• 1.5.2 研究內(nèi)容17-19
• 第二章 液流電池管理系統(tǒng)的功能與結(jié)構(gòu)分析19-25
• 2.1 全釩液流電池19-20
• 2.1.1 全釩液流電池原理19-20
• 2.1.2 液流電池特點20
• 2.2 儲能方案20-22
• 2.3 液流電池管理系統(tǒng)的功能分析22-23
• 2.4 液流電池管理系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)分析23-24
• 2.5 本章小結(jié)24-25
• 第三章 系統(tǒng)硬件設計25-43
• 3.1 DMU板整體設計25-35
• 3.1.1 電源模塊的設計26-28
• 3.1.2 控制器的設計28
• 3.1.3 電流采樣電路的設計28-30
• 3.1.4 總電壓采樣電路的設計30-32
• 3.1.5 溫度采樣電路的設計32-33
• 3.1.6 壓力采樣電路的設計33-34
• 3.1.7 85通信總線的設計34-35
• 3.2 BMU板整體設計35-42
• 3.2.1 控制器的設計35-36
• 3.2.2 單體電池電壓采樣電路的設計36-41
• 3.2.3 CAN總線的設計41-42
• 3.3 本章小結(jié)42-43
• 第四章 系統(tǒng)軟件設計43-58
• 4.1 軟件設計概述43-45
• 4.1.1 軟件開發(fā)環(huán)境簡介43-44
• 4.1.2 DSP資源介紹44-45
• 4.1.3 FPGA資源介紹45
• 4.2 直流管理單元軟件設計45-47
• 4.3 電池管理單元軟件設計47-49
• 4.4 各部分子程序的設計49-57
• 4.4.1 單體電壓測量子程序49-51
• 4.4.2 故障檢測子程序51
• 4.4.3 CAN通信程序51-53
• 4.4.4 溫度檢測及控制程序53
• 4.4.5 電流及其它信號檢測程序53-54
• 4.4.6 Modbus通信程序54-56
• 4.4.7 數(shù)據(jù)存儲程序56-57
• 4.5 本章小結(jié)57-58
• 第五章 液流電池管理系統(tǒng)的測試與分析58-72
• 5.1 實驗目的58
• 5.2 實驗平臺58-60
• 5.3 采樣精度測試60-62
• 5.3.1 單體電壓采集測試60
• 5.3.2 電流采集測試60-61
• 5.3.3 壓力采集測試61-62
• 5.4 CAN總線通信測試62-63
• 5.5 ModBus通信測試63-65
• 5.6 FPGA與AD芯片的數(shù)據(jù)通信測試65-66
• 5.7 FPGA與DSP芯片的數(shù)據(jù)通信測試66-67
• 5.8 電池管理系統(tǒng)的整體測試67-71
• 5.9 本章小結(jié)71-72
• 第六章 結(jié)論與展望72-74
• 6.1 全文總結(jié)72-73
• 6.2 工作展望73-74
• 參考文獻74-78
• 致謝78-79
• 在學期間發(fā)表的論文79-80
• 附件80-82

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