脈沖寬度調(diào)制信號控制蓄電池充電系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及以后總蓄電池充電系統(tǒng)。本發(fā)明的脈沖寬度調(diào)制信號控制蓄電池充電系統(tǒng)，包括DC/DC變換器、驅(qū)動電路、充電控制器、充電采樣電路、充電保護電路、LCD顯示模塊和RS232通信模塊，DC/DC變換器分別與驅(qū)動電路、充電采樣電路、充電保護電路通信，充電控制器分別與驅(qū)動電路、LCD顯示模塊、RS232通信模塊、充電采樣電路通信，驅(qū)動電路還與充電保護電路通信。本發(fā)明功率主電路采用雙管反激變換器的拓撲結(jié)構(gòu)；控制方式采用基于單片機MSP430F2274的數(shù)字控制；充電系統(tǒng)采用多模式充電控制策略，分別為激活充電、大電流快速充電、過充電和浮充電四種模式。
【專利說明】脈沖寬度調(diào)制信號控制蓄電池充電系統(tǒng)
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及以后總蓄電池充電系統(tǒng)，尤其涉及一種脈沖寬度調(diào)制信號(PWM)控制太陽能蓄電池充電系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著能源的日益緊缺和環(huán)境污染的加劇，光伏發(fā)電和電動汽車等綠色產(chǎn)業(yè)已成為人們關(guān)注的熱點。在這些領(lǐng)域中，鉛酸蓄電池作為一種可重復(fù)使用的儲能設(shè)備得到了廣泛的應(yīng)用，但是充電一直是影響其使用壽命的關(guān)鍵問題。因此，本方法致力于研究并設(shè)計一種快速、安全、智能的蓄電池充電系統(tǒng)

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明的技術(shù)效果能夠克服上述缺陷，提供一種脈沖寬度調(diào)制信號控制蓄電池充電系統(tǒng)，其對蓄電池充電能夠?qū)崿F(xiàn)快速、安全、智能。
[0004]為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案:其脈沖寬度調(diào)制信號控制蓄電池充電系統(tǒng)，包括DC/DC變換器、驅(qū)動電路、充電控制器、充電采樣電路、充電保護電路、LCD顯示模塊和RS232通信模塊，DC/DC變換器分別與驅(qū)動電路、充電采樣電路、充電保護電路通信，充電控制器分別與驅(qū)動電路、LCD顯示模塊、RS232通信模塊、充電采樣電路通信，驅(qū)動電路還與充電保護電路通信；
[0005]所述的DC/DC變換器，實現(xiàn)充電系統(tǒng)功率變換；
[0006]所述的驅(qū)動電路，對充電控制器輸出的PWM信號進行隔離放大，產(chǎn)生滿足功率開關(guān)管正常工作要求的驅(qū)動信號；
[0007]所述的充電控制器，實現(xiàn)對主電路功率開關(guān)管的控制和蓄電池的充電控制；所述的充電采樣電路，對輸入電壓、充電電壓、充電電流以及溫度等參數(shù)進行采樣調(diào)理；
[0008]所述的充電保護電路，以硬件的方式對蓄電池的輸入電壓、充電電壓和充電電流進行保護，防止蓄電池的過流和過壓，保護充電系統(tǒng)的運行；
[0009]所述的顯示電路，在充電過程中，對蓄電池的輸入電壓、充電電流、充電電壓以及溫度參數(shù)進行顯示。
[0010]所述的充電控制器采用MSP430F2274型號單片機。
[0011]MSP430F2274型號單片機包括定時/計數(shù)器模塊、數(shù)字PI調(diào)節(jié)模塊、數(shù)據(jù)處理模塊、模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊，定時/計數(shù)器模塊電連接驅(qū)動電路，定時/計數(shù)器模塊順次通過數(shù)字PI調(diào)節(jié)模塊、數(shù)據(jù)處理模塊后與模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊通信，模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊電連接充電采樣電路。
[0012]充電米樣電路包括輸入電壓米樣模塊、充電電壓米樣模塊、充電電流米樣模塊、溫度采樣模塊。
[0013]充電保護電路包括輸入過壓保護模塊、輸出過壓保護模塊、輸出過流保護模塊。
[0014]本發(fā)明功率主電路采用雙管反激變換器的拓撲結(jié)構(gòu)；控制方式采用基于單片機MSP430F2274的數(shù)字控制；充電系統(tǒng)采用多模式充電控制策略，分別為激活充電、大電流快速充電、過充電和浮充電四種模式。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0015]圖1為蓄電池充電系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)框圖；
[0016]圖2為充電控制器結(jié)構(gòu)。
【具體實施方式】
[0017]本發(fā)明的脈沖寬度調(diào)制信號控制蓄電池充電系統(tǒng)，包括DC/DC變換器、驅(qū)動電路、充電控制器、充電采樣電路、充電保護電路、LCD顯示模塊和RS232通信模塊，DC/DC變換器分別與驅(qū)動電路、充電采樣電路、充電保護電路通信，充電控制器分別與驅(qū)動電路、LCD顯示模塊、RS232通信模塊、充電采樣電路通信，驅(qū)動電路還與充電保護電路通信；
[0018]所述的DC/DC變換器，實現(xiàn)充電系統(tǒng)功率變換；
[0019]所述的驅(qū)動電路，對充電控制器輸出的PWM信號進行隔離放大，產(chǎn)生滿足功率開關(guān)管正常工作要求的驅(qū)動信號；
[0020]所述的充電控制器，實現(xiàn)對主電路功率開關(guān)管的控制和蓄電池的充電控制；所述的充電采樣電路，對輸入電壓、充電電壓、充電電流以及溫度等參數(shù)進行采樣調(diào)理；
[0021]所述的充電保護電路，以硬件的方式對蓄電池的輸入電壓、充電電壓和充電電流進行保護，防止蓄電池的過流和過壓，保護充電系統(tǒng)的運行；
[0022]所述的顯示電路，在充電過程中，對蓄電池的輸入電壓、充電電流、充電電壓以及溫度參數(shù)進行顯示。
[0023]所述的充電控制器采用MSP430F2274型號單片機。
[0024]MSP430F2274型號單片機包括定時/計數(shù)器模塊、數(shù)字PI調(diào)節(jié)模塊、數(shù)據(jù)處理模塊、模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊，定時/計數(shù)器模塊電連接驅(qū)動電路，定時/計數(shù)器模塊順次通過數(shù)字PI調(diào)節(jié)模塊、數(shù)據(jù)處理模塊后與模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊通信，模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊電連接充電采樣電路。
[0025]充電米樣電路包括輸入電壓米樣模塊、充電電壓米樣模塊、充電電流米樣模塊、溫度采樣模塊。
[0026]充電保護電路包括輸入過壓保護模塊、輸出過壓保護模塊、輸出過流保護模塊。
[0027]根據(jù)充電系統(tǒng)的功能和技術(shù)要求，對蓄電池充電系統(tǒng)的總體方案進行設(shè)計，系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)如圖1所示。在系統(tǒng)的總體設(shè)計中，將系統(tǒng)分為若干個部分，主要由DC/DC主電路、充電控制器、充電采樣電路、驅(qū)動電路、充電保護電路、LCD顯示和RS232通信等部分組成。對各個部分分別進行硬件設(shè)計與實現(xiàn)，單獨調(diào)試后再進行系統(tǒng)的整體組裝調(diào)試。
[0028]在圖1中，充電系統(tǒng)功率主電路由DC/DC變換器構(gòu)成，充電系統(tǒng)在充電過程中需要對蓄電池的輸入電壓、充電電壓、充電電流以及溫度等參數(shù)進行實時的采樣，由充電控制器實現(xiàn)主電路功率開關(guān)管的的開關(guān)控制以及蓄電池的充電控制，同時充電控制器還具有LCD顯示和RS232通信等功能，能夠?qū)崿F(xiàn)對蓄電池充電的顯示和監(jiān)控。本充電系統(tǒng)具有完善的硬件保護措施，能對輸入過壓、輸出過壓、輸出過流等實現(xiàn)硬件保護功能。充電系統(tǒng)中，由充電控制器產(chǎn)生占空比變化的脈沖寬度調(diào)制信號(PWM)控制主電路開關(guān)管的開通與關(guān)斷，實現(xiàn)蓄電池的充電控制。蓄電池充電系統(tǒng)各個部分的功能為:
[0029](1)DC/DC主電路是實現(xiàn)充電系統(tǒng)能量轉(zhuǎn)換的功率電路，由于輸入電源為200V —650V的直流電壓，而待充蓄電池組的額定電壓為48V，因此需要DC/DC變換器進行功率變換。
[0030](2)充電控制器是整個充電系統(tǒng)的控制核心，既要實現(xiàn)對主電路功率開關(guān)管的控制，又要實現(xiàn)對蓄電池的充電控制。
[0031](3)驅(qū)動電路，對充電控制器輸出的PWM信號進行隔離放大，產(chǎn)生滿足功率開關(guān)管正常工作要求的驅(qū)動信號。
[0032](4)采樣電路，對輸入電壓、充電電壓、充電電流以及溫度等參數(shù)進行采樣調(diào)理。
[0033](5)保護電路，以硬件的方式對蓄電池的輸入電壓、充電電壓和充電電流進行保護，防止蓄電池的過流和過壓，有效保護充電系統(tǒng)的運行。
[0034](6)顯示電路，在充電過程中，對蓄電池的輸入電壓、充電電流、充電電壓以及溫度
等參信息進行顯示。
[0035]本充電系統(tǒng)的功率主電路控制采用數(shù)字控制的方式，以單片機為核心進行數(shù)字化控制，目前單片機在數(shù)字控制中的應(yīng)用主要有兩種形式:(I)單片機間接控制方式；(2)單片機直接控制方式。
[0036]圖2所示為本文充電控制器結(jié)構(gòu)框圖。這種方式通過單片機自帶的模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊檢測主電路的輸出電壓和輸出電流，根據(jù)被控制信號(如輸出電壓或輸出電流)的設(shè)定值與實際采樣值的誤差，按照一定的調(diào)節(jié)規(guī)律(如PI控制)進行控制調(diào)節(jié)，由單片機內(nèi)部的定時/計數(shù)器模塊產(chǎn)生PWM控制信號，該占空比變化的PWM控制信號即可實現(xiàn)對輸出的調(diào)節(jié)與控制。
【權(quán)利要求】
1.一種脈沖寬度調(diào)制信號控制蓄電池充電系統(tǒng)，其特征在于，包括DC/DC變換器、驅(qū)動電路、充電控制器、充電采樣電路、充電保護電路、LCD顯示模塊和RS232通信模塊，DC/DC變換器分別與驅(qū)動電路、充電采樣電路、充電保護電路通信，充電控制器分別與驅(qū)動電路、LCD顯示模塊、RS232通信模塊、充電采樣電路通信，驅(qū)動電路還與充電保護電路通信； 所述的DC/DC變換器，實現(xiàn)充電系統(tǒng)功率變換； 所述的驅(qū)動電路，對充電控制器輸出的PWM信號進行隔離放大，產(chǎn)生滿足功率開關(guān)管正常工作要求的驅(qū)動信號； 所述的充電控制器，實現(xiàn)對主電路功率開關(guān)管的控制和蓄電池的充電控制； 所述的充電采樣電路，對輸入電壓、充電電壓、充電電流以及溫度等參數(shù)進行采樣調(diào)理； 所述的充電保護電路，以硬件的方式對蓄電池的輸入電壓、充電電壓和充電電流進行保護，防止蓄電池的過流和過壓，保護充電系統(tǒng)的運行； 所述的顯示電路，在充電過程中，對蓄電池的輸入電壓、充電電流、充電電壓以及溫度參數(shù)進行顯示。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的脈沖寬度調(diào)制信號控制蓄電池充電系統(tǒng)，其特征在于，所述的充電控制器采用MSP430F2274型號單片機。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的脈沖寬度調(diào)制信號控制蓄電池充電系統(tǒng)，其特征在于，MSP430F2274型號單片機包括定時/計數(shù)器模塊、數(shù)字PI調(diào)節(jié)模塊、數(shù)據(jù)處理模塊、模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊，定時/計數(shù)器模塊電連接驅(qū)動電路，定時/計數(shù)器模塊順次通過數(shù)字PI調(diào)節(jié)模塊、數(shù)據(jù)處理模塊后與模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊通信，模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊電連接充電采樣電路。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的脈沖寬度調(diào)制信號控制蓄電池充電系統(tǒng)，其特征在于，充電采樣電路包括輸入電壓采樣模塊、充電電壓采樣模塊、充電電流采樣模塊、溫度采樣模塊。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的脈沖寬度調(diào)制信號控制蓄電池充電系統(tǒng)，其特征在于，充電保護電路包括輸入過壓保護模塊、輸出過壓保護模塊、輸出過流保護模塊。
【文檔編號】H02J7/02GK103595111SQ201310522325
【公開日】2014年2月19日 申請日期:2013年10月29日 優(yōu)先權(quán)日:2013年10月29日
【發(fā)明者】高顯揚, 印德榮 申請人:江蘇綠揚電子儀器集團有限公司