功率充电器开发

1、智能电网领域推介项目资料一超级电容能量管理系统许多系统内部有直流电源母线或储能电池 . 当负载短时间需要大量能量或负载瞬时向电源回馈能量时 ,会引起电源母线电压波动 , 影响系统性能 , 且储能电池的频繁充放电将明显缩短电池的使用寿命 . 常见的此类系统有 :风力发电系统光伏系统电动巴士 , 纯电动汽车 , 混合动力汽车 , 电动摩托及电动自行车带有变频器调速的垂直升降系统如吊车 , 升降机和各类电梯 .超级电容器也叫做电化学电容器， 它性能稳定，比容量为传统电容器的 20200 倍，比功率一般大于 1 000 W/ kg，循环寿命大于 105 次，可存储的能量比传统电容要高得多，并且充电快速

2、。由于它们的使用寿命非常长，可被应用于终端产品的整个生命周期。 当高能量电池和 / 或燃料电池与超级电容器技术相结合时，可实现高比功率、高比能量特性和长的工作寿命。 近年来，由于大功率超级电容器在电动车、太阳能装置、 重型机械等领域所表现出的朝阳产业趋势，许多发达国家都已把超级电容器项目作为国家重点研究和开发项目.工作原理 :将超级电容用作电源的辅助储能元件 , 通过 DC/DC 变换器将超级电容和电源连起来 (如图 ).通过控制DC/DC 变换器 , 既可实现电源向超级电容充电进行储能,也可实现超级电容的电能向电源馈送. 能量管理系统的控制单元对电源电压及其负载的工作状况进行监测, 当电源电

3、压由于供电电压降低或者由于突加负载(比如电动汽车加速 , 爬坡等 )而下降时 , 控制DC/DC 变换器将超级电容所储存的电能向电源母线馈送, 使电源电压恢复正常 . 当电源电压由于供电电压上升或者由于负载电机进入发电状态 (比如电动汽车减速 , 下坡等 )而上升时 , 控制 DC/DC 变换器将超级电容所储存的电能向电源母线馈送, 使电源电压恢复正常 .电源母线超级电容系统状态检测与控制DC/DC变换器电池组该能量管理系统带来的益处在于下面几个方面:1. 将系统富余能量存入超级电容 , 提高效率 .2. 协助系统稳定电源电压 , 有利于提高系统性能 .3. 减少系统储能电池的充放电次数 ,

4、提高电池使用寿命 .4. 协助储能电池工作 , 因而储能电池的容量可降低 .由于储能电池往往在系统成本中占相当部分, 上面后两点使该能量管理系统在经济上具有现实意义, 产品化后市场广阔 , 同时又符合节能, 低碳和环保要求 , 易受政策扶持 .研究和开发工作包含以下几个方面:1. 均压电路 . 超级电容实际上是由若干个低压低容量超级电容串并联组成 . 为确保安全 , 这些单体电容在充电放电过程中它们的电压要尽量保持一致 .2. DC/DC 功率变换器 .3. 负载辨识及超级电容充放电系统建模 .4. 系统状态检测与充放电控制软硬件 .电弧故障断路器AFCI/AFDD/AFCB电弧故障断路器将极

5、大提高我国用电安全 保护人民生命及财产免受电气火灾灾难！ AFCI 技术是一项最新的电路保护技术，其主要作用是为了防止一些由错误电弧而引起的火灾。 能及时切断负载供电线路中产生短路、过载、电弧及漏电故障电源。这些危险的电弧可能发生在家庭用的布线上、 插头和插座连接时、 以及家用电器内部的线束上或电器的电源线上等。 引发错误电弧主要原因是电线绝缘层的磨损或不良的电气连接。美国消费品安全协会（ CPSC）和美国国家消防协会的众多资料显示， 由电弧导致的危险事件包括了火灾以及由此引起的死亡。 AFCI 技术可以感应到由错误电弧引起的电流中不正常的现象。由于许多正常工作中的瞬时现象或在实际运行过程中都

6、会产生一些 “好的 ”电弧 ( 如：触头连续性的断开和闭合，或马达起动瞬间)，因此， AFCI 技术必需能够区别 “好的 ”电弧和 “坏的 ”电弧 , 这样才不会导致失误或误动作。 有时许多负载运行时的电流信号也很容易被误认为是错误电弧，事实上它们是正常的电流波行（如调光器开关）。因此，除了能分辨出 “好的 ”电弧和 “坏的 ”电弧外， AFCI 技术还需要能够在正常和非正常情况下迅速、 有效地提供保护， 同时防止误动作的发生。大功率无线充电装置研制无线能量传输， 一个新兴发展起来的领域。 相对其它能量形式如热能和机械能等 , 电能的最大优势就在于它便于传输 , 只需用导线将电源和用电负载连接

7、起来即可。虽然在理论上磁能和电能可以转化 , 但由于受到技术和器件的限制 , 过去在实际上通过磁场来实现无线能量传输是难以行得通的。 近年来因电力电子器件和相关应用技术的发展 , 使无线能量传输在技术上和应用产品化上都成为可能。大功率无接触输电系统的推广应用瓶颈在于其效率低、 体积大和成本高。目前关于这方面的研究主要集中在变换器和漏磁补偿技术， 而对电磁感应耦合中的工作频率、 传输距离、负载阻抗与传送功率间的关系尚不明确。深入定量地研究该系统在感应耦合中各个因素对能量传输的影响，对于提高无接触输电系统与装置的效率和功率密度以及进一步提升功率传输水平具有重要意义。 本项目将在理论分析该类系统的变

8、换器和电磁耦合电路和磁路的基础上， 把接收侧电路、 负载以及传输距离等参数等效地折算到发射侧电路中进行综合分析， 应用理论分析、仿真计算和实验验证等方法， 研究这些参数映射到发射侧对原电路等效阻抗的影响， 通过控制工作频率调节谐振回路阻抗， 经过合理阻抗匹配后使感应耦合系统的传输功率达到最大。 基于最大功率传输原则探讨该类系统的设计方法并研制样机。本项目的研究成果将补充和完善松散耦合功率传递理论，为开发效率高、 体积小的无接触输电系统提供合理方案。电动汽车大功率充电器开发电动汽车 (EV) 具有零排放 ,无污染的优点 , 代表汽车行业未来的发展方向 . 大功率电池充电技术是 EV 开发的关键技

9、术之一 . 采用高频开关电源技术的充电器与传统的线性电源充电器相比有效率高和功率密度高的特点 , 且适合多种输入电压等级 . 本项目由政府创新科技基金资助 , 开发 3KW 的 车用铅酸电池充电器 . 输入电压为 220V/50HZ, 输出最高电压为 60V, 输出最高电流为 50A. 该功率充电器在技术上有以下特点 :1. 应用零开关技术 , 减少开关损耗 . 整机效率高 , 体积小 .2. 应用集成磁策略 , 将充电器主要部件集成于一体 , 提高功率密度 .3. 通过谐振方法限制电磁辐射 , 并减少机内无功 .4. 应用逆变相移控制技术 , 获得很宽的调功范围 .5. 根据电池工况采用多种充电方式 , 包括恒电流充电 , 恒电压充电 , 浮充和涓流充电等 .LDiodeIGBTBatt