一种基于DSP的蓄电池充放电控制系统的制作方法

本实用新型涉及蓄电池充放电技术领域，尤其是涉及一种基于dsp的蓄电池充放电控制系统。

背景技术：

充放电控制系统是蓄电池最关键的部分，传统的蓄电池充放电方式中，大多采用晶闸管变流方式，但是晶闸管变流方式网侧功率因数低，且谐波污染严重，本设计采用pwm变流技术，可使系统运行于单位功率因数，大大减少了其对电网的谐波污染。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于克服上述技术不足，提出一种基于dsp的蓄电池充放电控制系统，解决上述背景技术中提及的问题。

本实用新型采用的技术方案提供一种基于dsp的蓄电池充放电控制系统，蓄电池的充电过程包括涓流充电、恒流充电和恒压充电，该基于dsp的蓄电池充放电控制系统包括dsp控制器、以及分别与dsp控制器连接的pwm整流电路、igbt驱动电路、电流检测模块、电压检测模块和温度检测模块，所述dsp控制器上的ad引脚分别连接所述电流检测模块、所述电压检测模块和所述温度检测模块，所述电流检测模块用于检测电池的充电电流，所述电压检测模块用于检测电池两端电压，所述温度检测模块用于检测电池温度，所述pwm整流电路为三相电压型pwm整流电路，将市网的交流电变为直流电，所述dsp控制器通过检测到的充电电流、电池电压和电池温度，产生pwm信号控制所述igbt驱动电路的导通和关断，所述igbt驱动电路用于调节蓄电池的充电方式。

本实用新型的有益效果：采用了pwm变流技术以及能量反馈技术，智能调节充电过程，提高网侧功率因数，降低谐波污染，同时提高蓄电池的充电效率。

附图说明

图1为本实用新型的控制示意图；

图2为本实用新型中的三相可控整流电路；

图3为本实用新型中蓄电池充电的主电路；

图4为本实用新型中igbt驱动电路；

图5为本实用新型中电压检测电路；

图6为本实用新型中电流检测电路；

图7为本实用新型中实施例1的蓄电池充电流程图。

具体实施方式

为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

请同时参阅图1-7，本实用新型采用的技术方案提供一种基于dsp的蓄电池充放电控制系统，包括dsp控制器、以及分别与dsp控制器连接的pwm整流电路、igbt驱动电路、电流检测模块、电压检测模块和温度检测模块。

dsp控制器采用tms320lf2407dsp，tms320lf2407芯片的价格便宜，运行速度快，芯片上将ad、spi、sci、can、看门狗定时器、数字i/o、事件管理器eva、evb等模块集成于一体，有40个通用的i/o引脚，tms320lf2407dsp芯片多数引脚为复用引脚，在实际应用过程中根据具体的要求可配置为通用i/o、pwm输出、捕获cap引脚或外部中断引脚等。于本实施例中，pwm波由dsp控制器内部事件管理器的全比较单元产生，pwm波的周期可以通过捕获单元cap得知，选iopa6～7、iopb0～3及iope1～4作为pwm波输出引脚，这些引脚输出的pwm波具有死区控制特性，将iopa5作为捕捉cap引脚，检测电网的同步信号，可通过捕捉的时刻，获得每一个pwm波的周期。

实施例1：上述基于dsp的蓄电池充放电控制系统监测36v18ah蓄电池组进行充电，其中dsp控制器上的ad引脚分别连接电流检测模块、电压检测模块和温度检测模块，选定iopa6～7、iopb0～3及iope1～4作为pwm波输出引脚，所输出的pwm波到相应igbt的驱动电路，从而控制相应的igbt动作，从而控制整个充电过程。对该蓄电池组进行充电时，adcin01用于检测电池两端电压，adcin02用于检测电池两端电流，adcin03用于检测电池温度，当检测到电池两端电压小于31.5v时，采用涓流充电方式，同时涓流充电方式的充电电流限制在0.9a-1.8a范围内；当检测到电池两端电压大于等于31.5v时，采用恒流充电方式，此阶段的充电电流最大值不能超过18a；当电池两端电压充到36v时，就进入恒压充电方式，该阶段的充电电流为1.8a，此后，充电电流逐渐降低，当检测到电流为0.9a时，停止对电池充电。同时，整个充电过程的充电温度不能超过50度，温度通过温度检测模块进行实时检测，温度检测模块采用温度传感器ds18b20，温度传感器ds18b20能测量出电池的温度，将测出的温度转换为电量传给dsp控制器。

如图1所示，eab为交流侧的线电压，ia、ib分别为交流侧a相、b相的相电流，idc为充电电流，udc为充电电压。为了达到节能目的，在充电与放电回路中间串接了一个续流二极管。通过此续流二极管将蓄电池放出来的能量回馈给充电电路侧，提高能量的利用率。由于市网不能直接给蓄电池充电，本设计采用的是三相电压型pwm整流电路，将市网的交流电变为直流电。整流电路的核心部件为全控型电压驱动式功率开关元件igbt，其导通与截止是由dsp产生的pwm波控制的。但dsp产生的pwm波不足以直接驱动igbt，在dsp与igbt之间必须增加igbt驱动电路，由dsp输出的pwm信号去控制igbt的开启与关闭，从而实现对蓄电池进行脉冲充电的功能。脉冲充电可以很好地减少蓄电池析出的气体，改善由于极化现象而带来的能量浪费，同时此方法还可以起到去硫化作用，从而提高了蓄电池的充电效率，对电池还有修复作用，延长电池寿命。通过dsp相应的模数转换接口可以检测充电的电压、电流及电池的温度等参数。

本技术方案通过三相可控整流电路将市网220v交流电变为直流电给蓄电池充电，三相可控整流电路如图2所示。采用双向升降压电路控制电池的电流和电压，此电路是完成充放电过程能量双向流动的关键。将蓄电池电压、电流和温度通过相关的电路送入dsp的adc通道中，实现对蓄电池快速脉冲充电。在控制蓄电池的电流、电压时，采用的是升压和降压交替工作，为了减少高频开关损耗，在开关管igbt两端并接一续流二极管。蓄电池充电的主要电路如图3所示，dsp控制器通过电流检测模块实时检测充电电流、通过电压检测模块实时检测电池电压，通过温度检测模块实时检测电池温度，并依据相应的实时电压数值判断充电阶段，并产生相应的pwm波，通过pwm信号控制对应的igbt，使得igbt正常的导通与关断，同时，市网交流侧由电感和电容组成低通滤波器，滤除电流中的开关谐波。

图4为本实用新型中igbt驱动电路，由dsp控制器tms320lf2407dsp产生的pwm信号电压为0～3.3v，而igbt的驱动电压是－5～15v，所以不能直接用dsp产生的pwm信号直接驱动igbt，因此需要通过驱动隔离放大电路将dsp输出的pwm信号进行隔离并放大，使得输出的pwm信号可以控制igbt正常的导通与关断，该隔离放大电路采用hcpl-316j。

图5为本实用新型中的电压检测电路，该电压检测电路通过电压互感器jlbv300fa采集电压数据，并通过rc滤波电路进行滤波，电路中的电压跟随器起隔离作用，电路中的稳压管起限幅作用(dsp控制器接收的信号不能超过3.3v)，采集到的电压信号送入dsp控制器的adcin01接口，dsp控制器根据检测数值与设定数值进行比较，灵活控制电池的充电过程。

图6为本实用新型中的电流检测电路，该电流检测电路将chb－25np霍尔电流传感器采集的充电电流通过采样电阻r2转换为电压，紧接着经过二阶滤波电路，此电路是由r2、r3、r4，c5以及运放lm358构成的有源滤波电路(有源滤波可以让大于截止频率的信号更快速的衰减)与r5、c7构成的，对采集的信号滤波，最后经过稳压管d11(起到限幅作用，因为此款dsp接收的信号不能超过3.3v)送入dsp控制器的adcin02接口，dsp控制器根据检测数值与设定数值进行比较，结合电压检测电路上检测到的电压数值，一起灵活控制电池的充电过程。

如图7所示，以36v10ah蓄电池组为例，其工作电压范围一般在31.5～41v之间，图中v为蓄电池组电压，i为电流。

上述技术方案中，本实用新型的工作原理：用户在使用过程中，蓄电池充放电采用的是三阶段脉冲充放电控制策略，即先涓流充电，然后恒流充电，最后恒压充电。在充电过程中，为防止电池在充电过程中受到损伤，在恒流充电时，必须使电池输出的最大电压小于最大限制电压；而在恒压充电阶段，必须保证输出电流不能超过电池的最大电流限制。为了保证不同阶段能够较好地完成自动转换，根据采集到的蓄电池组端电压、电流及温度等信号，产生相应的pwm波控制信号来驱动igbt做相应的开关动作，提高蓄电池组的充放电效率以及防止出现过充、过放等现象。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果：采用了pwm变流技术以及能量反馈技术，智能调节充电过程，提高网侧功率因数，降低谐波污染，同时提高蓄电池的充电效率。

以上所述本实用新型的具体实施方式，并不构成对本实用新型保护范围的限定。任何根据本实用新型的技术构思所做出的各种其他相应的改变与变形，均应包含在本实用新型权利要求的保护范围内。