脉冲宽度调制信号控制蓄电池充电系统的制作方法
【专利摘要】本发明涉及以后总蓄电池充电系统。本发明的脉冲宽度调制信号控制蓄电池充电系统，包括DC/DC变换器、驱动电路、充电控制器、充电采样电路、充电保护电路、LCD显示模块和RS232通信模块，DC/DC变换器分别与驱动电路、充电采样电路、充电保护电路通信，充电控制器分别与驱动电路、LCD显示模块、RS232通信模块、充电采样电路通信，驱动电路还与充电保护电路通信。本发明功率主电路采用双管反激变换器的拓扑结构；控制方式采用基于单片机MSP430F2274的数字控制；充电系统采用多模式充电控制策略，分别为激活充电、大电流快速充电、过充电和浮充电四种模式。
【专利说明】脉冲宽度调制信号控制蓄电池充电系统
【技术领域】
[0001]本发明涉及以后总蓄电池充电系统，尤其涉及一种脉冲宽度调制信号(PWM)控制太阳能蓄电池充电系统。
【背景技术】
[0002]随着能源的日益紧缺和环境污染的加剧，光伏发电和电动汽车等绿色产业已成为人们关注的热点。在这些领域中，铅酸蓄电池作为一种可重复使用的储能设备得到了广泛的应用，但是充电一直是影响其使用寿命的关键问题。因此，本方法致力于研究并设计一种快速、安全、智能的蓄电池充电系统
【发明内容】
[0003]本发明的技术效果能够克服上述缺陷，提供一种脉冲宽度调制信号控制蓄电池充电系统，其对蓄电池充电能够实现快速、安全、智能。
[0004]为实现上述目的，本发明采用如下技术方案:其脉冲宽度调制信号控制蓄电池充电系统，包括DC/DC变换器、驱动电路、充电控制器、充电采样电路、充电保护电路、LCD显示模块和RS232通信模块，DC/DC变换器分别与驱动电路、充电采样电路、充电保护电路通信，充电控制器分别与驱动电路、LCD显示模块、RS232通信模块、充电采样电路通信，驱动电路还与充电保护电路通信；
[0005]所述的DC/DC变换器，实现充电系统功率变换；
[0006]所述的驱动电路，对充电控制器输出的PWM信号进行隔离放大，产生满足功率开关管正常工作要求的驱动信号；
[0007]所述的充电控制器，实现对主电路功率开关管的控制和蓄电池的充电控制；所述的充电采样电路，对输入电压、充电电压、充电电流以及温度等参数进行采样调理；
[0008]所述的充电保护电路，以硬件的方式对蓄电池的输入电压、充电电压和充电电流进行保护，防止蓄电池的过流和过压，保护充电系统的运行；
[0009]所述的显示电路，在充电过程中，对蓄电池的输入电压、充电电流、充电电压以及温度参数进行显示。
[0010]所述的充电控制器采用MSP430F2274型号单片机。
[0011]MSP430F2274型号单片机包括定时/计数器模块、数字PI调节模块、数据处理模块、模数转换模块，定时/计数器模块电连接驱动电路，定时/计数器模块顺次通过数字PI调节模块、数据处理模块后与模数转换模块通信，模数转换模块电连接充电采样电路。
[0012]充电米样电路包括输入电压米样模块、充电电压米样模块、充电电流米样模块、温度采样模块。
[0013]充电保护电路包括输入过压保护模块、输出过压保护模块、输出过流保护模块。
[0014]本发明功率主电路采用双管反激变换器的拓扑结构；控制方式采用基于单片机MSP430F2274的数字控制；充电系统采用多模式充电控制策略，分别为激活充电、大电流快速充电、过充电和浮充电四种模式。
【专利附图】
【附图说明】
[0015]图1为蓄电池充电系统总体结构框图；
[0016]图2为充电控制器结构。
【具体实施方式】
[0017]本发明的脉冲宽度调制信号控制蓄电池充电系统，包括DC/DC变换器、驱动电路、充电控制器、充电采样电路、充电保护电路、LCD显示模块和RS232通信模块，DC/DC变换器分别与驱动电路、充电采样电路、充电保护电路通信，充电控制器分别与驱动电路、LCD显示模块、RS232通信模块、充电采样电路通信，驱动电路还与充电保护电路通信；
[0018]所述的DC/DC变换器，实现充电系统功率变换；
[0019]所述的驱动电路，对充电控制器输出的PWM信号进行隔离放大，产生满足功率开关管正常工作要求的驱动信号；
[0020]所述的充电控制器，实现对主电路功率开关管的控制和蓄电池的充电控制；所述的充电采样电路，对输入电压、充电电压、充电电流以及温度等参数进行采样调理；
[0021]所述的充电保护电路，以硬件的方式对蓄电池的输入电压、充电电压和充电电流进行保护，防止蓄电池的过流和过压，保护充电系统的运行；
[0022]所述的显示电路，在充电过程中，对蓄电池的输入电压、充电电流、充电电压以及温度参数进行显示。
[0023]所述的充电控制器采用MSP430F2274型号单片机。
[0024]MSP430F2274型号单片机包括定时/计数器模块、数字PI调节模块、数据处理模块、模数转换模块，定时/计数器模块电连接驱动电路，定时/计数器模块顺次通过数字PI调节模块、数据处理模块后与模数转换模块通信，模数转换模块电连接充电采样电路。
[0025]充电米样电路包括输入电压米样模块、充电电压米样模块、充电电流米样模块、温度采样模块。
[0026]充电保护电路包括输入过压保护模块、输出过压保护模块、输出过流保护模块。
[0027]根据充电系统的功能和技术要求，对蓄电池充电系统的总体方案进行设计，系统总体结构如图1所示。在系统的总体设计中，将系统分为若干个部分，主要由DC/DC主电路、充电控制器、充电采样电路、驱动电路、充电保护电路、LCD显示和RS232通信等部分组成。对各个部分分别进行硬件设计与实现，单独调试后再进行系统的整体组装调试。
[0028]在图1中，充电系统功率主电路由DC/DC变换器构成，充电系统在充电过程中需要对蓄电池的输入电压、充电电压、充电电流以及温度等参数进行实时的采样，由充电控制器实现主电路功率开关管的的开关控制以及蓄电池的充电控制，同时充电控制器还具有LCD显示和RS232通信等功能，能够实现对蓄电池充电的显示和监控。本充电系统具有完善的硬件保护措施，能对输入过压、输出过压、输出过流等实现硬件保护功能。充电系统中，由充电控制器产生占空比变化的脉冲宽度调制信号(PWM)控制主电路开关管的开通与关断，实现蓄电池的充电控制。蓄电池充电系统各个部分的功能为:
[0029](1)DC/DC主电路是实现充电系统能量转换的功率电路，由于输入电源为200V —650V的直流电压，而待充蓄电池组的额定电压为48V，因此需要DC/DC变换器进行功率变换。
[0030](2)充电控制器是整个充电系统的控制核心，既要实现对主电路功率开关管的控制，又要实现对蓄电池的充电控制。
[0031](3)驱动电路，对充电控制器输出的PWM信号进行隔离放大，产生满足功率开关管正常工作要求的驱动信号。
[0032](4)采样电路，对输入电压、充电电压、充电电流以及温度等参数进行采样调理。
[0033](5)保护电路，以硬件的方式对蓄电池的输入电压、充电电压和充电电流进行保护，防止蓄电池的过流和过压，有效保护充电系统的运行。
[0034](6)显示电路，在充电过程中，对蓄电池的输入电压、充电电流、充电电压以及温度
等参信息进行显示。
[0035]本充电系统的功率主电路控制采用数字控制的方式，以单片机为核心进行数字化控制，目前单片机在数字控制中的应用主要有两种形式:(I)单片机间接控制方式；(2)单片机直接控制方式。
[0036]图2所示为本文充电控制器结构框图。这种方式通过单片机自带的模数转换模块检测主电路的输出电压和输出电流，根据被控制信号(如输出电压或输出电流)的设定值与实际采样值的误差，按照一定的调节规律(如PI控制)进行控制调节，由单片机内部的定时/计数器模块产生PWM控制信号，该占空比变化的PWM控制信号即可实现对输出的调节与控制。
【权利要求】
1.一种脉冲宽度调制信号控制蓄电池充电系统，其特征在于，包括DC/DC变换器、驱动电路、充电控制器、充电采样电路、充电保护电路、LCD显示模块和RS232通信模块，DC/DC变换器分别与驱动电路、充电采样电路、充电保护电路通信，充电控制器分别与驱动电路、LCD显示模块、RS232通信模块、充电采样电路通信，驱动电路还与充电保护电路通信； 所述的DC/DC变换器，实现充电系统功率变换； 所述的驱动电路，对充电控制器输出的PWM信号进行隔离放大，产生满足功率开关管正常工作要求的驱动信号； 所述的充电控制器，实现对主电路功率开关管的控制和蓄电池的充电控制； 所述的充电采样电路，对输入电压、充电电压、充电电流以及温度等参数进行采样调理； 所述的充电保护电路，以硬件的方式对蓄电池的输入电压、充电电压和充电电流进行保护，防止蓄电池的过流和过压，保护充电系统的运行； 所述的显示电路，在充电过程中，对蓄电池的输入电压、充电电流、充电电压以及温度参数进行显示。
2.根据权利要求1所述的脉冲宽度调制信号控制蓄电池充电系统，其特征在于，所述的充电控制器采用MSP430F2274型号单片机。
3.根据权利要求2所述的脉冲宽度调制信号控制蓄电池充电系统，其特征在于，MSP430F2274型号单片机包括定时/计数器模块、数字PI调节模块、数据处理模块、模数转换模块，定时/计数器模块电连接驱动电路，定时/计数器模块顺次通过数字PI调节模块、数据处理模块后与模数转换模块通信，模数转换模块电连接充电采样电路。
4.根据权利要求1所述的脉冲宽度调制信号控制蓄电池充电系统，其特征在于，充电采样电路包括输入电压采样模块、充电电压采样模块、充电电流采样模块、温度采样模块。
5.根据权利要求1所述的脉冲宽度调制信号控制蓄电池充电系统，其特征在于，充电保护电路包括输入过压保护模块、输出过压保护模块、输出过流保护模块。
【文档编号】H02J7/02GK103595111SQ201310522325
【公开日】2014年2月19日 申请日期:2013年10月29日 优先权日:2013年10月29日
【发明者】高显扬, 印德荣 申请人:江苏绿扬电子仪器集团有限公司