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新颖的自动恒流放电系统的方案设计

作者:时间:2011-12-25来源:网络收藏

蓄电池作为备用电源在直流中起着极其重要的作用,从而在电力、通信、金融、交通等各行各业中得到广泛的应用。平时蓄电池组处于浮充电备用状态,负荷由交流供电,只有当交流电失电时,蓄电池组才向负荷提供能量。为了检验蓄电池组的实际容量,保证的正常运行,一般情况要对蓄电池组每年进行一次核对性。目前在国内市场上的设备主要使用可变电阻、电阻盘、碳棒等,而且需要人工调节电流,控制精度低,工作繁复。针对现状,我们研制了恒流放电。本系统采用先进的IGBT大功率电子器件和PWM脉宽调制控制技术,同时利用康铜电阻合金作为放电电阻,并使放电电流在大范围内连续可调,且有较高的恒流精度。该放电系统采用大功率的电子负载和恒流控制技术后,能瞬间承受高达100A的冲击电流及长时间20A恒流负载,以实现对电池负荷能力的检测和对电池容量的核对性检测。

本文引用地址:http://www.eepw.com.cn/article/178152.htm

主要技术指标如表1所示。

表 1

规 格HL-48HL-110HL-220
使用电压/V40~6090~145180~275
放电电流/A4~404~204~15
恒流精度1%
电压精度0.5%(配合智能蓄电池组监测系统使用)
尺寸/mm540×400×130
重量/kg8.5

1 放电系统工作原理

放电系统的组成包括了IGBT功率器件部分、PWM集成驱动电路部分、采样放大、比较、反馈部分。系统原理框图如图1所示。

根据设计电流精度要求,利用分流器采样,分流器的规格为75mV、20A。采样信号经滤波,进入精密仪表放大器INA128,INA128是BB公司生产的精密、低功耗仪表放大器。INA128实际上是一个窗口(双限)比较器,特别适合微电压的放大,只要选择合适的外部增益电阻RG,就可调到合适的放大倍数G=2/0.075=26.7。根据公式G=1+50kΩ/RG,可算出RG=50kΩ/G-1 =1.948kΩ选1.2kΩ的电阻和1kΩ的精密电位器串联即可。

经过INA128放大的电压再经一级RC滤波,滤波后的电压反馈到W3524的反馈端(W3524的1脚),作为W3524内部比较放大器的取样电压。

2 控制驱动电路

驱动电路原理图如图2所示。图中的W3524是最为流行的开关电源集成控制器,它包括了所有无电源变压器开关电源所要求的基本功能,如控制、保护、取样放大的功能,且使用方便灵活,同时在制造上采用常规的平面工艺。W3524可为脉宽调制式推挽、桥式、单端及串联型SMPS提供全部控制电路系统的控制单元。它提供电源变压器开关电源的全部功能,而且增加了取样比例放大器、限流保护以及内部电路的过流和短路保护。由于采用斜波后沿作为死区控制,因而节省了死区时间控制器;内部基准源既向内、外电路提供基准电压,又作为内部各部分的工作电压,并提供50mA输出电流,输出晶体管T1、T2集电极和发射极都悬空,这样使用增加了灵活性。基准源属于常规的串联式线性直流稳压电源,它向单片内部的斜波发生器、比较放大器、脉宽调制器、T型触发器等以及通过16脚向外均提供+5V的工作电压和基准电压,使斜波发生器产生幅度在1.2~3.6V的连续不对称三角波,由内部直接输入到脉宽调制器的同相端。与此同时,斜波发生器又向下一级的T型触发器和“或非”门提供一个同步方波脉冲。它们的频率由6、7脚的外接电阻RT和电容CT所决定,一般可以从100kHz调到500kHz,由它构成的PWM型开关电源的工作频率可达100kHz。当取样电压和基准电压分别通过1、2脚送入内部的比较放大器比较放大时,输出的控制电压送到脉宽调制器的反向端。脉宽调制器把控制电压与斜波基准电压进行比较,输出一个宽度受控制电压所调制的方波脉冲,然后同时送往两个前级“或非”门的输入端。

工作频率由6、7脚的外接电阻RT和电容CT所决定,fpwm=1.15/RT×CT 。考虑到对CT的充电电流为(1.2~3.6 /RT一般为30μA到2mA)。因此RT取值为 1.8kΩ到100kΩ。同时9脚对地串接有0.1μF的电容和30kΩ的电阻,以实现频率补偿,用作内部误差放大器的相位补偿,否则会有自激产生。

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