1、毕业论文开题报告 电气工程及其自动化 直流充电电源设计 一、 课题研究意义及现状 在上世纪九十年代之前大部分使用的还是无控制、无保护的工频变压器降压加整流这样简简单单所谓的充电器，使用时往往需人员值守，人工调节充电参数，否则大有充坏电池的可能。到了九十年代，随着电子技术的迅猛发展，特别是电动车行业的发展，结合成本等因素用开关电源及电子自动控制的充电器也迅速普及于民用，相继推出了恒流、限压的二段式和恒流、限压、涓流（保压）的三段式充电器。现在普遍使用的也就这三段式了。经过这些年的使用，普通三段式所存在的不足越来越被 行业人员所察觉，它虽然有所说的智能控制，只是对于充电时的电压、电流的控制而忽略了
2、对电池充电无比重要的脉动成分和温度特征，对付电动车电池的特征参数离散、串联格数多、温度影响大等特殊性，其 “ 智能控制 ” 也成为了 “ 呆板作为 ” 。在它控制下的蓄电池或多或少的存在过充、欠充、失水、硫化、失衡、热失控等结症。那么，有无更好的充电模式呢？目前呼声最高的莫过于脉冲充电技术。 随着电力电子技术、电机技术、蓄电池技术的快速发展，以电力驱动的电动车越来越普及，因其无污染、能耗少、噪音低、易驾驶等特点，有着取代传统内燃机车的趋势，成为 国内外大力推广和发展的交通工具。 目前，电动车核心部件中的电动机、控制器和车体三大部件在理论和技术上已较为成熟，而另两大部件蓄电池、充电器的发展还不能
3、满足电动车的发展要求，有一些理论和技术问题还有待解决，现已成为影响电动交通工具发展的瓶颈。目前，我国的电动车用动力蓄电池大多为铅酸蓄电池，这主要是由于铅酸蓄电池具有技术成熟、成本低、电池容量大、跟随负荷输出特性好、无记忆效应等优点。铅酸蓄电池具有价格低廉、供电可靠、电压稳定等优点，因此广泛应用于国防、通信、铁路、交通、工农业生产部门。近年来全密封免维护 铅酸蓄电池其密封好、无泄漏、无污染等优点，能够保证人体和各种用电设备的安全，而且在整个寿命期间，无需任何维护。然而，由于充电方法不正确，充电技术不能适应免维护电池的特殊需求，造成电池很难达到规定的循环寿命。虽然近年来蓄电池自身的技术有了不小的进
4、步，但作为其能量再次补充的充电器的发展非常缓慢，传统的常规充电时间过长，快速充电技术至今仍未能完全解决，严重地制约着电动车的发展。 二、课题研究的主要内容和预期目标 本课题要求学生根据已经学习的知识设计出一种开关电源式蓄电池充电器。蓄电池充电器可分为两大类。货运三轮充 电器一般使用带工频变压器的充电机，体积大、重量大，费电，但是可靠，便宜；电动自行车则使用所谓开关电源式充电器，省电，效率高，但是易坏。常用的开关电源式充电器又分半桥式和单激式两大类，单激类又分为正激式和反激式两类。半桥式成本高，性能好，常用于带负脉冲的充电器；单激式成本低，市场占有率高。电池充电通常要完成两个任务，首先是尽可能快
5、地使电池恢复额定容量，另一是使用小电流充电，补充电池因自放电而损失的能量，以维持电池的额定容量。 一个理想的充电器也就应该同时具备： 1、减少失水： a 降低恒压值； b 负脉冲去极化以降 低恒压值。 2、去硫化： a 高压大电流正脉冲去硫化； b 高压小电流过充电去硫化。 3、防充鼓： a 降低恒压值； b 升高转折电流值； c 提前降低恒流值，以减少发热量； d 定时关机。 4、均衡： a 高压小电流过充电； b 高压大电流正脉冲补充电。 初步的目标：通过模拟仿真，设计出比较理想的开关电源式蓄电池充电器，并且能完成电池充电的两个基本任务。 最终目标：希望结合老师的指导，完成充电器的优化设计
6、，使其能在减少失水、去硫化、防充鼓、均衡等方面有比较明显的优势。 三、课题研究的方法及措施 通过学过的理论知识和实验经历对蓄电池 充电进行进一步的研究，在研究的过程中巩固和系统整理自己学习的知识，并在此基础上进行创新研究。先搜集有关该课题的各方面资料，同时加以认真阅读研究，再在理解认识的基础上和指导老师的指导下设计可行性的方案，最后论证和完善设计方案。 1. 了解开关电源的工作原理，条件，及分类； 2. 针对对蓄电池的特点，学习和研究蓄电池蓄电池充放电过程中的极化现象； 3.理解常见的几种充电方法，如恒流充电法 、阶段充电法 、恒压充电法 ； 4.学习掌握快速充电技术（脉冲式充电法 、 REF
7、LEXTM 快速充电法 、变电流间歇充电法 、 变电压间歇充电法 、变电压变电流波浪式间歇正负零脉冲快速充电法 ）； 5.学习掌握开关电源控制技术 ，撰写论文。 四、课题研究进度计划 毕业设计期限：自 2010年 10月 15至 2011年 4月 20日。 第一阶段（ 4 周 ）： 2010 年 10 月 15 日至 2010 年 10 月 17 日 分析任务 。 2010 年 10 月 18 日至 2010 年 10 月 25 日 分析收集资料 。 2010 年 10 月 26 日至 2010 年 10 月 31 日 分析完成开题报告 。 2010 年 11 月 1 日至 2010 年 11
8、 月 6 日 分析文献综述 。 2010 年 11 月 7 日至 2010 年 11 月 12 日 外文翻译。 第二阶段（ 6 周 ）： 2011 年 2 月 18 日至 2011 年 2 月 25 日学习掌握 蓄电池充电基础。， 2011 年 2 月 26 日至 2011 年 3 月 5 日充电器总体方案设计。 2011 年 3 月 6 日方案一用 PWM 信号发生器实现。 2011 年 3 月 7 日方案二用单片机实现。 2011 年 3 月 8 日方案三用 SOPC 设计实现。 2011 年 3 月 9 日至 2011 年 3 月 12 日比较三种方案选择第三方案。 2011 年 3 月
9、 13 日至 2011 年 3 月 20 日硬件设计。 2011 年 3 月 21 日至 2011 年 3 月 28 日软件设计。 2011 年 3 月 29 日至 2011 年 4 月 5 日撰写 论文。 第三阶段（ 2 周 ）： 2011 年 4 月 6 日至 2011 年 4 月 20 日 论文修改 、准备答辩材料 。 五、参考文献 1 王兆安，黄俊 .电力电子技术（第 4 版） M.电力电子技术 .北京：机械工业出版社， 2002 2 张占松，蔡宣三 .开关电源的原理与设计 M 北京：电子工业出版社， 1999 年 3 沙占友 等编著新型单片开关电源设计与应用技术 M北京：电子工业出版
10、社， 2004 4 周志敏，周纪海 ,纪爱华 .开关电源使用设计（第 2 版） M.北京：人民邮电出版社， 2007 5 Understanding Boost Power stages in Switch Mode Power Supplies. TI Application ReportM.Boston:kluwer Academic Press,1998 年 . 6 刘凤君 . 现在逆变技术应用 M. 北京 : 电子工业出版社 , 2006.8 7 沈锦飞 , 吴雷等 . 电源变换应用技术 M. 北京 : 机械工业出版社 , 2007. 8 陈伯时 .电力拖动自动控制系统 -运动控制系统
11、 M.北京：机械工业出版社 .2006， 5. 9 林瑞光 .电机与拖动基础 M.杭州：浙江大学出版社 .2005， 8. 10 麻友良 .汽车电器与电子控制系统 M.第 2 版 .北京 :机械工业出版社， 2008,4： 18 24. 11 胡超，张华等 .电动汽车直流充电系统研究 J.华东电力， 2009,10,37(10). 12 朱松然 .铅酸蓄电池技术 M.第 2 版 .北京 .机械工业出版社， 2004. 13 Marty Brown.Power Supply CookbookM.Second Edition.UK:Boston Oxford Johannesburg Melbourne New Delhi,2001.30-40. 14 王云艳，姜久春等 .电动汽车充电站管理系统 J.微机发展， 2005,15（ 11） .
