本文關(guān)鍵詞：鋰電池化成能量回收系統(tǒng)的設(shè)計與實現(xiàn)

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【摘要】：當(dāng)今社會智能硬件、電動汽車和航空航天等行業(yè)迅猛發(fā)展,鋰電池因其體積小、重量輕和容量大等優(yōu)點在相關(guān)設(shè)備中得到了大量的推廣和應(yīng)用,鋰電池特別是大容量鋰電池的產(chǎn)量逐年增長。隨著鋰電池產(chǎn)量的增加,鋰電池化成設(shè)備的需求也越來越大,然而現(xiàn)階段的鋰電池化成設(shè)備普遍存在著能量使用粗放和節(jié)能效率不高的缺點,不符合節(jié)能環(huán)保的理念。本論文致力于提高鋰電池化成設(shè)備的節(jié)能效率,研究并設(shè)計了適用于鋰電池化成設(shè)備的能量回收系統(tǒng),并完成了該系統(tǒng)硬件電路和控制策略的實現(xiàn)。主要工作如下:1.根據(jù)鋰電池的化成流程和化成設(shè)備的工作需求,研究了能量回收系統(tǒng)的總體架構(gòu),制定了基于母線儲能的能量回收總體方案。2.根據(jù)能量回收系統(tǒng)儲能模塊的工作需求,進行了母線儲能能力的計算,完成了儲能蓄電池的選型。根據(jù)能量回收系統(tǒng)供能模塊的設(shè)計要求,對AC/DC的工作原理和常用拓撲結(jié)構(gòu)進行了詳細的研究,根據(jù)降壓隔離輸出的要求選擇了半橋型結(jié)構(gòu),并進行了硬件電路設(shè)計和樣機的焊接與調(diào)試,實現(xiàn)了恒壓恒流可控輸出,達到了85%的工作效率。根據(jù)能量回收系統(tǒng)耗能模塊的工作需求,進行了耗能電路的設(shè)計與搭建,實現(xiàn)了系統(tǒng)的可控耗能。根據(jù)系統(tǒng)控制的硬件實現(xiàn)需求,完成了基于STM32的母線控制板的設(shè)計與調(diào)試,并實現(xiàn)了模擬控制信號的隔離傳輸。3.根據(jù)系統(tǒng)進行能量回收的總體控制需求,通過對能量回收系統(tǒng)可能工作狀態(tài)的詳細分析,制定了總體控制方案。根據(jù)控制方案需要獲取蓄電池實時容量值的需求,對常用的蓄電池容量估計方法進行了詳細的研究,實現(xiàn)了開路電壓+安時積分法的蓄電池容量估計,并通過加入卡爾曼濾波對上述方法進行了改進,提高了估計精度。根據(jù)控制方案中對系統(tǒng)各硬件模塊的工作電流值進行實時控制的設(shè)計要求,進行了系統(tǒng)各硬件模塊實時工作電流值算法的研究,并通過加入PID閉環(huán)控制實現(xiàn)了AC/DC工作電流值的實時控制。4.最后,在鋰電池化成過程中進行了能量回收系統(tǒng)的實際運行,并對系統(tǒng)的節(jié)能效果進行了測試,測試證明該系統(tǒng)達到了40%以上的節(jié)能效率。
【關(guān)鍵詞】：鋰電池化成 能量回收 AC/DC 容量估計 PID控制
【學(xué)位授予單位】：電子科技大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：TM912
【目錄】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-10
• 第一章 緒論10-14
• 1.1 論文研究背景及意義10
• 1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀10-12
• 1.3 論文主要研究內(nèi)容12
• 1.4 論文結(jié)構(gòu)安排12-14
• 第二章 能量回收系統(tǒng)理論基礎(chǔ)和總體方案設(shè)計14-28
• 2.1 能量回收系統(tǒng)的理論基礎(chǔ)14-21
• 2.1.1 AC/DC常用拓撲結(jié)構(gòu)14-18
• 2.1.2 蓄電池容量估計18-20
• 2.1.3 PID閉環(huán)控制原理20-21
• 2.2 能量回收系統(tǒng)的指標(biāo)21-22
• 2.3 總體方案設(shè)計22-27
• 2.3.1 鋰電池化成系統(tǒng)總體方案22-24
• 2.3.2 能量回收系統(tǒng)總體方案設(shè)計24-27
• 2.4 本章小結(jié)27-28
• 第三章 能量回收系統(tǒng)硬件設(shè)計與實現(xiàn)28-50
• 3.1 能量回收系統(tǒng)硬件設(shè)計總體方案28-29
• 3.2 AC/DC拓撲結(jié)構(gòu)的選擇和仿真驗證29-32
• 3.2.1 AC/DC拓撲結(jié)構(gòu)的選擇29-30
• 3.2.2 AC/DC半橋型拓撲結(jié)構(gòu)的仿真驗證30-32
• 3.3 AC/DC硬件電路設(shè)計與實現(xiàn)32-44
• 3.3.1 控制電路設(shè)計33-37
• 3.3.2 驅(qū)動電路設(shè)計37-38
• 3.3.3 高頻變壓器設(shè)計38-40
• 3.3.4 輸出濾波電路設(shè)計40-42
• 3.3.5 信號采集電路和保護電路設(shè)計42-44
• 3.4 可控耗能電路設(shè)計與實現(xiàn)44-46
• 3.5 控制板的設(shè)計與實現(xiàn)46-49
• 3.6 本章小結(jié)49-50
• 第四章 能量回收系統(tǒng)控制的設(shè)計與實現(xiàn)50-71
• 4.1 能量回收系統(tǒng)控制方案總體設(shè)計50-56
• 4.2 蓄電池容量估計技術(shù)56-65
• 4.2.1 基于開路電壓+安時積分法的蓄電池容量估計56-60
• 4.2.2 擴展卡爾曼濾波對蓄電池容量估計方法的改進60-65
• 4.3 能量回收系統(tǒng)的閉環(huán)控制技術(shù)65-70
• 4.3.1 系統(tǒng)充耗電實時工作電流值的計算66
• 4.3.2 系統(tǒng)實時工作電流值跟蹤的閉環(huán)控制實現(xiàn)66-70
• 4.4 本章小結(jié)70-71
• 第五章 系統(tǒng)測試與分析71-82
• 5.1 能量回收系統(tǒng)硬件電路測試結(jié)果與分析71-76
• 5.1.1 AC-DC測試結(jié)果與分析71-75
• 5.1.2 耗能電路測試結(jié)果與分析75-76
• 5.2 蓄電池容量估計結(jié)果與分析76-77
• 5.3 系統(tǒng)實時工作電流值跟蹤的結(jié)果與分析77-78
• 5.4 系統(tǒng)節(jié)能效率的測試與分析78-81
• 5.5 本章小結(jié)81-82
• 第六章 總結(jié)與展望82-84
• 6.1 總結(jié)82
• 6.2 展望82-84
• 致謝84-85
• 參考文獻85-87

【參考文獻】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前1條

1 張耀;陳息坤;楊勝;;鋰電池化成雙向AC/DC變換器研究[J];電工電能新技術(shù);2014年08期

中國碩士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫 前3條

1 馮飛;混合動力車儲能系統(tǒng)特性及其管理技術(shù)研究[D];哈爾濱工業(yè)大學(xué);2010年

2 康序;高功率軸快流CO_2激光器功率監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計[D];華中科技大學(xué);2008年

3 何棟;大容量鋰電池化成系統(tǒng)中DC/DC變換器的設(shè)計與實現(xiàn)[D];電子科技大學(xué);2013年

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本文編號：1116807