本文關(guān)鍵詞：鋰離子電池化成控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)與研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：鋰離子電池化成即對(duì)其進(jìn)行多次充放電,以形成電池的充放電性能和容量,這是鋰離子電池生產(chǎn)過(guò)程中的重要工序�；上到y(tǒng)是對(duì)鋰電池成批、分別獨(dú)立的恒流恒壓充電和恒流放電,并對(duì)每個(gè)電池的化成過(guò)程進(jìn)行控制和管理。因此,化成過(guò)程是一個(gè)復(fù)雜的工藝過(guò)程。目前國(guó)內(nèi)化成大多數(shù)采用傳統(tǒng)的化成裝置,存在功率因數(shù)低、效率不高等;其在化成過(guò)程中的放電電能通過(guò)電阻放電方式消耗,從而造成能量的浪費(fèi)。本文在分析鋰離子電池化成設(shè)備應(yīng)用和研究現(xiàn)狀的基礎(chǔ)上,指出了傳統(tǒng)系統(tǒng)存在的問(wèn)題,提出了以DSP為核心的化成系統(tǒng)控制方案。主要內(nèi)容有基于DSP處理器控制器設(shè)計(jì),單相PWM整流器、雙向DC/DC變換器設(shè)計(jì)及控制算法設(shè)計(jì)等。針對(duì)化成設(shè)備功率因數(shù)低,能量浪費(fèi)的問(wèn)題,設(shè)計(jì)了單相電壓型PWM整流器,以提高其功率因數(shù)和實(shí)現(xiàn)能量回饋。采用雙極性PWM調(diào)制方法,建立其數(shù)學(xué)模型。提出了一種基于旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)變換的前饋解耦和負(fù)載電流前饋補(bǔ)償?shù)男滦蚉WM控制算法。并用MATLAB/Simulink進(jìn)行了仿真分析,結(jié)果表明其能工作在整流和逆變兩個(gè)狀態(tài),且性能穩(wěn)定,抗擾能力強(qiáng),能在近單位功率因數(shù)下運(yùn)行,驗(yàn)證了控制策略的正確性和可行性。其次給出了雙向DC/DC變換器電路拓?fù)浣Y(jié)構(gòu),設(shè)計(jì)了雙向DC/DC變換器的硬件電路和參數(shù)。詳細(xì)分析了其在充、放電兩種工作狀態(tài)下的四個(gè)工作模態(tài),并設(shè)計(jì)了變換器的充放電控制算法。最后,設(shè)計(jì)了DSP系統(tǒng)的控制軟件。利用半實(shí)物仿真平臺(tái)搭建了實(shí)驗(yàn)電路,得出了相關(guān)實(shí)驗(yàn)波形。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,本文設(shè)計(jì)的軟硬件方案可以較好地實(shí)現(xiàn)整流和逆變,并可控制其運(yùn)行于單位功率因數(shù)下,實(shí)現(xiàn)了鋰離子電池的高效充放電和能量回饋。
【關(guān)鍵詞】：鋰離子電池化成 PWM整流 前饋解耦控制 雙向DC/DC變換 能量回饋 DSP
【學(xué)位授予單位】：河南理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：TM912;TP273
【目錄】：

• 致謝4-5
• 摘要5-6
• Abstract6-11
• 1 引言11-17
• 1.1 課題研究背景11
• 1.2 鋰離子電池化成控制系統(tǒng)研究現(xiàn)狀11-14
• 1.3 課題研究意義14-15
• 1.4 本論文主要完成的研究工作15-17
• 2 化成控制系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì)17-22
• 2.1 鋰離子電池化成17
• 2.2 鋰離子電池充放電工藝分析17-18
• 2.2.1 鋰離子電池充電方法17-18
• 2.2.2 鋰離子電池放電方法18
• 2.3 充放電方案設(shè)計(jì)18-20
• 2.4 鋰離子電池化成控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)20
• 2.5 本章小結(jié)20-22
• 3 化成控制模型與控制方法分析22-32
• 3.1 單相電壓型PWM整流器控制模型22-28
• 3.1.1 單相PWM整流器的工作原理22-25
• 3.1.2 單相PWM整流器的工作模式25-27
• 3.1.3 單相PWM整流器的數(shù)學(xué)模型27-28
• 3.2 雙向DC/DC恒流恒壓控制方法分析28-31
• 3.2.1 充電模式分析29-30
• 3.2.2 放電模式分析30-31
• 3.3 本章小結(jié)31-32
• 4 化成控制系統(tǒng)硬件電路設(shè)計(jì)32-56
• 4.1 PWM整流器硬件參數(shù)設(shè)計(jì)32-44
• 4.1.1 EMI濾波器設(shè)計(jì)33
• 4.1.2 交流側(cè)電感設(shè)計(jì)33-38
• 4.1.3 直流側(cè)電容的設(shè)計(jì)38-39
• 4.1.4 單相PWM整流器功率開(kāi)關(guān)管的選型39
• 4.1.5 信號(hào)采樣調(diào)理電路的設(shè)計(jì)39-44
• 4.2 雙向DC/DC變換器硬件參數(shù)設(shè)計(jì)44-50
• 4.2.1 高頻變壓器的設(shè)計(jì)44-47
• 4.2.2 DC/DC變換器電感設(shè)計(jì)47
• 4.2.3 DC/DC變換器電容選擇47-48
• 4.2.4 DC/DC變換器功率開(kāi)關(guān)管的選型48
• 4.2.5 MOSFET管的驅(qū)動(dòng)電路設(shè)計(jì)48
• 4.2.6 數(shù)據(jù)采集處理設(shè)計(jì)48-50
• 4.3 基于DSP的控制器設(shè)計(jì)50-53
• 4.4 本章小結(jié)53-56
• 5 化成系統(tǒng)控制算法56-70
• 5.1 單相電壓型PWM整流器控制算法56-65
• 5.1.1 間接電流控制56
• 5.1.2 直接電流控制56-58
• 5.1.3 其他的新型控制算法58-59
• 5.1.4 單相PWM整流器基于解耦雙環(huán)控制器的設(shè)計(jì)59-63
• 5.1.5 單相PWM整流器抗擾動(dòng)設(shè)計(jì)63-65
• 5.2 雙向DC/DC充放電控制算法65-66
• 5.3 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)66-68
• 5.4 本章小結(jié)68-70
• 6 系統(tǒng)仿真及實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析70-78
• 6.1 系統(tǒng)仿真結(jié)果分析70-74
• 6.1.1 鋰離子電池化成能量回饋仿真研究70-72
• 6.1.2 單相PWM整流器抗擾動(dòng)仿真72-74
• 6.2 鋰離子電池化成控制系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)分析74-76
• 6.3 本章小結(jié)76-78
• 7 總結(jié)與展望78-80
• 7.1 總結(jié)78
• 7.2 展望78-80
• 參考文獻(xiàn)80-84
• 個(gè)人簡(jiǎn)歷84-86
• 學(xué)位論文數(shù)據(jù)集86

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本文編號(hào)：257322