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单片机控制的电力机车用蓄电池容量校核系统的研制

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发表于 2017-8-16 09:00:33 |显示全部楼层
单片机控制的电力机车用蓄电池容量校核系统的研制(1.浙江大学电力电子国家专业,则蓄电池的放电电流为一系列脉冲,即使保证其平均值恒定,也很不利于蓄电池的使用寿命为此,我们在蓄电池组和BUCK电路之间设置了一个LC滤波电路,如所示这样一来,既可以采用控制非常简单的BUCK电路,又可以保证蓄电池的放电电流的恒定为防止电阻R中的等效电感引起的开关过电压,在电阻两端反并联一续流二极管。该管应选用快速恢复二极管BLCK型主电路结构前级滤波的BLCK电路3充电机、放电机控制电路充电机、放电机控制电路原理图见该部分电路由闭环调节及PWM信号产生电路、IGBT驱动与保护电路等组成闭环调节电路由TL494内部集成的误差放大器和R3R4R5R6R8C4等组成,f为充电或放电)电流的检测值,Igd为充电(或放电)电流给定值,来自80C196KBCPU的HS0.1HS.1为高速输出口,此处通过编程作D/A输出使甩PWM信号产生电路由TL494和C3R2R7等组成,C3和R2的乘积决定了PWM信号的频率,也即主开关管IGBT的开关频率,此处我们选20kHzIGBT驱动与保护电电触测80C196KB型单片机监控系统本螫流波开关电路充电机放电机控制电路原理图路主要由富士公司生产的IGBT专用驱动电路EXB841等组成当主开关管IGBT出现过流时,EXB841的5管脚输出低电平,EXB841的15管脚被钳位,从而封锁PWM信号,实现对IGBT的保护。另外,恒流工作方式的本身就具有过流保护功能,因此,该系统可靠性特别高4单片机监控系统的硬件、软件设计4.1硬件设计监控系统硬件主要由CPU单元电路和蓄电池巡检电路组成CPU单元主要由80C196KBCPU程序存储器2764地址锁存器74HCT373地址译码器74LS138上电复位电路、12MHz晶振及显示电路等组成监控系统的主要功能包括:蓄电池充电过程控制功能检测电池组端电压,当每节蓄电池端电压低于24V时,将充电电流值定为46.2A,当每节电池端电压高于2.4V时,将充电电流值定为23.1A给定值的调节,也就是D/A输出,通过高速输出口实现通过编程,从HSQ1输出PWM信号,滤波后作为充电电压或充电电流的给定值,若取PWM信号周期为4096个机器周期,则分辨率可达12位在充电过程中,计算机检测蓄电池电解液的温度,当温度超过40*C时,应将充电电流减半,而当温度超过45C时,应停止充电。
  蓄电池恒流放电过程控制。蓄电池组以46. 2A的电流恒流放电10h,或虽然放电时间不够10h,但每节蓄电池端电压的平均值己经小于1. 8V时,停止放电单节蓄电池电压巡回检测功能能该系统的蓄电池节数为40,采用继电器触点进行切换因每次只能选中40只继电器中的1只,所以共需要6根信号线我们有74LS373扩展一个8位输出口,用该口的6位数据,经3片74LS15译码、三极管功率放大后,驱动40只继电器中的一只,逐次将每一节蓄电池的端电压,送到A/D输入口,供CPU分时检测。单片机周期性地对每只蓄电池的端电压进行检测,并判断是否越限若出现越限,显示越限电池的编号和电压值,并发出声光报警信号所用继电器都具有两组转换触点,每次切换,都同时切换蓄电池的正、负两极键盘输入功能有充电键放电键、暂停键报警屏蔽键等4个键,用来接受人为的操作命令,通过高显示功能显示充电电流、电池组总电压、放电电流、当前检测蓄电池的编号和端电压等。
  4.2系统软件设计软件采用PL/M语言设计,有主程序和中断程序两部分。主程序实现模拟量(充电电流、充电电压、蓄电池总电压放电电流蓄电池单体电压、电解液温度等)检测、读键盘并执行键盘命令、数值显示故障判断与报警输出等功能中断程序用来控制HSO.1,实现D/A输出,程序由即刻置位HSO.1Ton后的不中断复位HSO.1及周期T后中断置位HSO.1等3个高速输出口事件组成主程序框图见5结论本文介绍的单片机控制的电力机车用蓄电池容量校核系统,以IGBT为主开关器件,采用BUCK电路结构,以脉宽调制电路TL494为主控芯片,以高性能16位单片微处理器80C196为监控中心,具有开关频率高,无静态可听噪声,电流稳定精度高,电路简单,体积小,重量轻,成本低,可靠性高,充电机功率因数高,对电网污染小,对蓄电池组进行单体电压的巡回检测,自动化程度高等显著优点,很有实用价值该系统从1998年3月投入现场运行至今,运行情况良好,颇受用户欢迎

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