HAWKER霍克叉车蓄电池48V-5PZS575AH

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基于DSP的蓄电池充放电装置研究

1 引言
　　在蓄电池生产过程中，为了产品质量，常需对成品蓄电池进行几次充放电处理。传统充放电设备通常采用晶闸管作为整流逆变功率器件。装置比较复杂，交流输进、输出的功率因数较低。对电网的谐波污染也比较大。为此，设计了一种三相SPWM整流逆变蓄电池充放电装置。它采用IGBT作为功率变换器件。交流侧以精密锁相的正弦波电流实现电能变换。可获接近于1的功率因数，实现对蓄电池的充放电处理，明显降低了对电网的谐波污染，满足了绿色环保和节能的设计要求。
2 系统结构及工作原理
　　图1示出设计的蓄电池生产用充放电控制系统结构[1]。该系统从原理上可划分为SPWM双向逆变和DC／DC变换充放电两个子系统。前者，在蓄电池充电时，通过三相PFC升压控制实现AC／DC变换。将交流电网电压转换成蓄电池充电所需的直流电压；在蓄电池放电时，通过三相PFC恒压逆变控制实现DC／AC变换，将蓄电池开释的能量回馈电网。后者，完成逆变直流电能与蓄电池电能的转换，以蓄电池充放电过程中所要求的电流、电压和时间的控制。各子系统采用单的DSP治理，DSP部分以模板化直插结构直接插进工控机的主板，工控机承担整个系统的监控治理。系统由1个逆变子系统和n个(实验样机设计为15个)充放电子系统组成。系统工作时，可通过工控机编组，使后路蓄电池工作于充电状态；n-k路工作于放电状态，这样蓄电池能量就可直接在系统内部进行交换，从而明显进步了节能效果。图2示出三相SPWM双向逆变电路采用的典型电压型结构主电路[2]。
蓄电池生产用充放电控制系统结构
　　三相反馈电流iuf，ivf，iwf用于跟踪由DSP产生的电流给定信号，从而控制直流端电压Ud的稳定；Ud的反馈电压Ut的值经DSP采样后通过电压调节得到作用于电流内环的电流给定值。
　　图3示出单相PWM整流电路的相量图[2]。固然该系统采用的是三相PWM整流电路．但其工作原理与单相电路相似，只是从单相扩展到三相。对电路进行SPWM控制，在桥的交流输进端A，B，C可得到三相桥臂的SPWM电压uiu，uiv，uiw。对其各相按图3的相量图进行控制，就可使各相电流iu，iv，iw为正弦波。且与电压同相位，功率因数近似为1。
单相PWM整流电路的相量图

　　由此可知，控制uiu的大小和相位δ即可控制电流的大小和流向，从而控制功率的大小和方向。通过对Ud的恒压控制，实现逆变器的功率流向，从而实现能量的自动双向活动。