关于德国银杉蓄电池供电论文

蓄电池供电论文 第1篇 目前, 汽车广泛使用的供电系统一般有两个电源, 一个是发电机电源, 另一个是蓄电池电源, 尽管该汽车供电模式已广泛应用了近百年, 但仍然存在如下的一些缺陷:蓄电池的使用寿命短;启动供电不够可靠;消耗燃料较多;作为汽车电气的技术平台, 它限制了在其上运行的电器系统的有效发挥。汽车混合能源及双蓄电池供电系统就是针对上述缺陷开发出来的一个汽车供电系统。 1 汽车广泛使用的供电系统的电路结构 (如图1) 1.1 工作原理 (1) 启动时, 由蓄电池向全车用电设备供电。 (2) 启动后, 主要由发电机向全车用电设备供电, 当发电量不足时, 蓄电池也参与供电。 (3) 蓄电池将发电机发出的多余电量转变成化学能贮存。 (4) 蓄电池将供电系统中产生的瞬时过高的电压吸收, 起稳压作用。 (5) 发动机停转后, 蓄电池向全车用电设备供电。 1.2 汽车混合能源及双蓄电池供电系统的电路模式 如图2, 它有一个发电机电源, 一个在用蓄电池电源, 一个备用蓄电池电源, 一个太阳能发电电源。在不同的控制选择时有不同的工作原理。 选择一, 此时励磁电路上的开关导通, 采用混合能源供电的工作原理: (1) 启动时, 由在用蓄电池和太阳能电池向全车用电设备供电。 (2) 如缺电启动失败后, 可互换在用、备用电池后再次启动, 由在用蓄电池和太阳能电池向全车用电设备供电。 (3) 启动后, 主要由发电机和太阳能电池向全车用电设备供电, 当发电机和太阳能电池的发电量不足时, 在用蓄电池也参与供电。 (4) 在用和备用蓄电池将发电机和太阳能电池发出的多余电量转变成化学能贮存。 (5) 在用蓄电池将供电系统中产生的瞬时过高的电压吸收, 起稳压作用。 (6) 发动机停转后, 主要由太阳能电池向全车用电设备供电, 不足时, 在用蓄电池参与供电。 (7) 发动机停转后, 在用、备用蓄电池将太阳能电池发出的多余电量转变成化学能贮存。 选择二, 此时励磁电路上的开关断开, 采用太阳能供电的工作原理: (1) 启动时, 由在用蓄电池和太阳能电池向全车用电设备供电。 (2) 如缺电启动失败后, 可互换在用、备用电池后再次启动, 由在用蓄电池和太阳能电池向全车用电设备供电。 (3) 启动后, 主要由太阳能电池和在用蓄电池向全车用电设备供电, 当太阳能电池的发电量不足时, 在用蓄电池也参与供电。 (4) 在用和备用蓄电池将太阳能电池发出的多余电量转变成化学能贮存。 (5) 在用蓄电池将供电系统中产生的瞬时过高的电压吸收, 起稳压作用。 (6) 发动机停转后, 主要由太阳能电池向全车用电设备供电, 不足时, 在用蓄电池参与供电。 (7) 发动机停转后, 在用、备用蓄电池将太阳能电池发出的多余电量转变成化学能贮存。 选择三, 晚间行车时, 励磁电路上的开关导通, 此时的工作原理: (1) 启动时, 由在用蓄电池向全车用电设备供电。 (2) 如缺电启动失败后, 可互换在用、备用电池后再次启动, 由在用蓄电池向全车用电设备供电。 (3) 启动后, 主要由发电机向全车用电设备供电, 当发电机的发电量不足时, 在用蓄电池也参与供电。 (4) 在用和备用蓄电池将发电机发出的多余电量转变成化学能贮存。 (5) 在用蓄电池将供电系统中产生的瞬时过高的电压吸收起稳压作用。 (6) 发动机停转后, 主要由在用蓄电池向全车用电设备供电。 1.3 混合能源及双蓄电池供电系统的优点 从工作原理的比较不难看出, 混合能源及双蓄电池供电系统有如下优点: (1) 多了一个备用启动电源, 启动供电更可靠了。 (2) 睛天行车时可减少发动机拖带发电机发电的负荷。 (3) 蓄电池充电时间更多, 更及时了。 2 混合能源及双蓄电池供电系统可延长蓄电池的使用寿命 针对使用单蓄电池供电系统的蓄电池使用寿命短, 在混合能源及双蓄电池供电系统中采用双蓄电池作为贮电设备, 使汽车拥有在用和备用蓄电池, 通过转换开关控制, 可很方便地进行互为在用、备用蓄电池转换。而作为备用状态的蓄电池则较为容易充满电, 因此, 在混合能源及双蓄电池供电系统中的蓄电池较现时广泛使用的汽车供电系统中的单蓄电池来讲, 有更多充足电状态的时间。 铅酸蓄电池的主要失效原因是:正、负极板上的活性物Pb (铅) 和PbO2 (氧化铅) 在放电后生成PbSO4 (硫酸铅) 。PbSO4在一定的环境下, 其分子结构会转变成晶体结构, 因晶体分子结构的PbSO4在蓄电池中不仅不能进行正常的化学反应, 还妨碍了极板上其余的活性物进行正常的化学反应, 同时降低了电解液的比重。随着蓄电池的使用时间延长, PbSO4晶体的不断增加, 使蓄电池的有效容量不断下降, 直到不能启动发动机, 此时蓄电池的使用寿命即告终止。在单蓄电池系统中, 蓄电池常处于充电不足的状态, 故目前所有的使用、保养说明书或教课书都建议, 车辆每隔二至三个月左右最好对蓄电池进行一次补充电保养, 以尽可能延长蓄电池的正常使用寿命。而在双蓄电池供电系统中, 由于蓄电池常当备用, 故常处于充足电状态, 极板上生成的PbSO4存在时间大为缩短, 从而也大大减少PbSO4分子变成结晶体的机会。 试验结果一:实验车辆应用双蓄电池系统的前、后对照分析 (实验全程不使用车外电源做补充充电补养) : 实验车辆全天候以启动—停止的工作方式行驶, 行车过程需要进行无数次启动, 实验车辆是在需更换蓄电池的时候增加新的蓄电池的。实验中, 同时将两个蓄电池的使用期大为延长。实验终止是因为车辆需要更新, 而不是蓄电池失效。 在双蓄电池系统中蓄电池使用寿命延长的原因分析: (1) 车辆使用单蓄电池的供电系统时, 由于车辆蓄电池是采用定电压充电, 蓄电池还要在发电机发电不足时参与供电, 好多时候, 蓄电池处于亏电状态, 故为了有效防止硫化, 其补养建议是2～3个月做一次补充充电[1]。而大部分车辆还是因各种理由没有进行此保养。使用有双蓄电池的供电系统时, 由于在用和备用蓄电池电源转换的操作方便, 转换频繁, 蓄电池每次补充电的间隔时间远小于两个月, 且因补充电是随车进行, 又较传统的补充充电快捷及时, 故各蓄电池处于不在充足电的时间大为减少, 减少了蓄电池“经常处于充电不足, 负极就会逐渐形成一种粗大坚硬的硫酸铅, 从而减少了电池容量”[4]的情况出现, 能在蓄电池“容量不足时及时地充电”, 符合“蓄电池正确使用”的要求[1]。形成通过“减小放电深度可大大延长蓄电池的使用周期”[4]的工作模式。 而混合能源外双蓄电池供电系统在日光下还可向汽车用电设备和蓄电池供电, 可进一步增加蓄电池充足电的时间, 故又相应地再缩短PbSO4分子在极板上存在的时间, 进而又再减少PbSO4分子变成结晶体的机会;在正常使用的车上试验测得, 蓄电池几乎每天都可处于充满电状态, 从而在实际使用中延长了蓄电池的使用寿命。 (2) 有双蓄电池的供电系统可令发动机在冷启动时, 蓄电池处于充足电或接近充足电的状态所占的时间大为增加, 因此, 在冷启动时蓄电池的电压降幅减小, 启动电流大为下降, 同时也提高了启动转速, 有利于发动机启动成功, 缩短了启动时间。减少了“在不良情况下放电时形成的硫酸铅细晶粒会转变成大晶粒” [2]的机会, 有效地减少了对蓄电池在“过放电的情况下负极就会逐渐形成一种粗大坚硬的硫酸铅, 从而减少了电池容量”[4]的早期损坏。 (3) 在双蓄电池供电系统中, 蓄电池的充电时间增加了, 蓄电池电压接近充电电压的充电时间增加, 那么小电流充电的时间也增加。据记载“用小电流对轻度硫酸盐化的蓄电池充电可使蓄电池再生。”[2]因此令不能单独可靠使用的蓄电池能在有双蓄电池的供电系统中得以延长其使用寿命。 据上述理论分析及前述实验的效果印证, 使用有双蓄电池的供电系统, 确实比目前广泛使用的汽车供电系统更有利于延长蓄电池的使用寿命。 3 混合能源及双蓄电池供电系统大幅增加了汽车启动的供电可靠性 蓄电池是现实中的汽车内必不可少的启动电源, 其性能状况是随着使用时间增长, 其实际容量在不断减少, 而且还因汽车的使用情况千变万化, 又使得驾驶者对蓄电池的正常使用寿命无法作出准确判断。驾驶者每每会在遇到蓄电池贮电量不足无法正常启动发动机时而陷于烦恼之中。每当蓄电池使用一定时间后, 尤期是在需要外出远行时或转入冬季后, 驾驶者常要担心在低温天气时, 能否正常冷启动, 这就增加了驾驶者的心理负担。 一直以来, 有经验的驾驶者通常采用两种补救方法来避免这一烦恼, 即在怀疑或估计蓄电池可能出现实际容量不足时采用以下的方法进行补救: (1) 及早准备备用蓄电池和电源跨接线。遇到蓄电池因电量不足导至发动机正常启动失败时, 用两条备用电源跨接线, 将备用蓄电池与在用蓄电池并联连接, 以启动汽车发动机。缺点是: ①使用这种连接电路时, 在用蓄电池和备用蓄电池在汽车的正常行驶中一起得到充电的同时, 却不能使备用蓄电池不参与汽车运行的供电工作, 这就使备用蓄电池失去备用功能。 ②要备用蓄电池继续保持备用功能, 则在启动汽车发动机后, 拆除两条备用电源跨接线, 此时备用蓄电池则不能随车同时充电。 (2) 提前更换新蓄电池。缺点是:不能物尽其用。 这两种补救方法尽管确实有效, 但结果并不尽如人意, 原因是存有操作不便和浪费之处, 故启动供电可靠性的问题至今还未在目前的车辆上获得妥善的解决。 采用混合能源及双蓄电池供电系统后, 由于供电系统中总有一个蓄电池处于充足电状况或出现两个蓄电池同时因电量不足导致不能启动的情况, 故可在不改变驾驶者操作习惯和汽车原有性能的前提下, 完成了提高发动机启动电源供电的可靠性, 并可在确认某个蓄电池使用寿命终止后才进行更换, 其间仍可不影响车辆的正常启动。 混合能源及双蓄电池供电系统在避免因发生意外放电而不能启动方面还拥有不容置疑的优势。人们日常用车过程中发生因停车后长时间使用车载用电设备时, 又或者停车后忘记关闭灯光等用电设备而导致再次启动失败的教训比比皆是。而混合能源及双蓄电池供电系统因有备用蓄电池, 只需转换在用和备用蓄电池, 即可避免车辆因启动供电不足而无法启动现象的出现, 这使驾驶员在应付这些意外时就显得易如反掌了。 4 混合能源及双蓄电池供电系统可减少汽车的燃料消耗 目前的各种内燃机动力驱动的汽车中, 电能的获得都是需要消耗和发动机一样的燃料。为了减少汽车的燃料消耗量, 在混合能源及双蓄电池供电系统中有一个由太阳能电池参与供电的电源, 由于该电源是由太阳光能生成的电能, 并可向汽车的用电设备供电, 汽车在日光下行驶时可通过操控励磁电路上的开关, 切断发电机的励磁电流, 使发电机不发电, 从而减少发动机拖带发电机发电的负荷达成减少燃料消耗量, 同时相应地减少汽车行驶时所排放的废气量。 试验结果二:实验车辆应用混合能源及双蓄电池供电系统的前、后对照分析 (实验全程不使用车外电源做补充充电补养) : 这是试验车辆在日常使用中经常在白天时关闭发电机运行, 或使用自动启动、停止系统行车而获得的数据, 试验中太阳能电池的最大发电量是发电机最大发电量的六分之一, 因此行车时蓄电池要以较多的放电时间和较大的放电量参与供电。蓄电池的使用寿命数据表明, 在混合能源及双蓄电池供电系统中的蓄电池即使在严酷的用电环境下工作仍然可获得超长的使用寿命, 这是因为蓄电池经常处于充满电的状态和车辆停驶时可及时获得继续充电的缘故。因此, 它比目前广泛使用的汽车供电系统更有利于延长蓄电池的使用寿命。 5 节能方面的能力 混合能源及双蓄电池供电系统可根据车辆的使用环境, 对太阳能电池的发电功率和蓄电池的容量配置进行调整, 可获得不同的关闭发电机运行的时间, 从而得到相应的节油效果。 混合能源及双蓄电池供电系统有以下优点: (1) 在晴朗的白天行车时, 可通过电路开关接通汽车用发电机的励磁电路, 此时汽车由蓄电池带动的汽车用发电机和太阳能电源共同向行驶中的汽车的所有用电设备提供电能。由于有太阳能电源参与供电, 这可减少汽车用发电机的发电量, 从而减少汽车行驶时的燃料消耗量和燃料燃烧后的废气排放量。 (2) 在晴朗的白天行车时, 可通过控制电路开关处于开路状态, 切断汽车用发电机的励磁电路, 使汽车用发电机停止发电, 从而使发动机不必拖带发电机而消耗动力。此时只由在用蓄电池、太阳能电源共同向行驶中的汽车的所有用电设备提供电能。令汽车在白天行驶时其所消耗的电能全部由太阳能电源与蓄电池提供, 从而不必消耗车辆携带的燃料来转化成电能, 这可以减少汽车消耗自身所携带的燃料, 同时也减少燃料燃烧后的废气排放量。由于有备用蓄电池, 所以行车时不必担心太阳能电池供电量不足而导致蓄电池因放电过多而无法对车辆进行启动。 (3) 汽车在晴朗的白天停驶时, 太阳能电源可向蓄电池充电, 同时也向汽车内的用电设备提供电能。 6 混合能源及双蓄电池供电系统是一个新的优秀的汽车电器技术平台 众所周知, 目前的汽车广泛使用的供电系统已经不能满足现代车载电器系统的工作需求了, 在其供电系统上运行的电器系统一般都要随发动机停转而停止运行, 例如, 车载视、听、通风、照明设备等;而且不能长时间地支持不间断的视频监控、车内空间换气降温等电器系统的工作;最多也是只能刻意地使用较短时间, 稍不留神就会导致无法再次正常启动。而在混合能源及双蓄电池供电系统上运行的电器系统, 即使是在发动机停止后, 仍可在大部分时间放心使用车载视、听、通风、照明设备等, 直到其不能正常使用为止, 如果在晴天还可支持更长的使用时间, 启动供电即可由另一个蓄电池来完成。混合能源及双蓄电池供电系统更可方便地支持连续长时间停车过程中进行不间断的视频监控、车内空间换气降温等电器系统的工作, 它在发挥和扩展车载电器系统的性能和使用范围上有着无可比拟的优势。 7 结束语 混合能源及双蓄电池供电系统由于大大提高了供电可靠性, 尤其是启动供电可靠性应用后, 可使因蓄电池电量不足导致不能启动的现象成为历史, 同时也使提前更换蓄电池的做法失去技术上的理由。对于设计配备自动启动、停止系统需要经常启动的汽车, 从此省去需要检测蓄电池电量后方可关停发动机这一步骤及其复杂的检测系统, 既可提高节油效率, 又可减少蓄电池的使用成本。对于社会来说, 既可减少汽车的废气排放, 又可减少物质消耗。混合能源及双蓄电池供电系统既是一种可以独立工作的系统, 同时也是一种优秀的可以方便扩展功能的技术平台。如它还可以在可靠供电方面支持自动启动、停止系统以更高的效率运行, 以及支持开发多种能源启动系统的运行。 参考文献 [1]周建平.汽车电气设备构造与维修[M].北京:人民交通出版社, 2005. [2]德国BOSCH公司著.魏春源译.汽车电气与电子[M].北京:北京理工大学出版社, 2004. [3]徐昭, 闵思鹏, 徐济宣.昌河系列微型车维修手册[M].沈阳:辽宁科学技术出版社, 1999. 电池供电产品的LED控制问题 第2篇 摘要：白光LED具有使用简单、成本低的特点，其用量在最近几年呈现出稳步上升的趋势，在例携式产品中被广泛用作闪光灯、显示器背光等。本文介绍几种白光LED的驱动方案。 关键词：白光LED 便携式产品 DC-DC转换器 1 概述 LED为电流驱动器件，光输出强度由流过二极管的电流决定。图1是由电压源和限流电阻构成的一种简单偏置电路，流过LED的电流由下式确定：IDIODE=(VCC-VF)/[RLIM+RDS(ON)]这种方式成本较低，但不同的二极管VF（正向电压）的参数一致。图2、图3表示25℃时LED的正向电压（典型值）与导通电流关系曲线。从电流指标可以看出：对于GaAsP二极管，VF可以上升到2.7V（+40%）；对于InGaN二极管，VF可以上程式到4.2V（+20%）。如果系统中需要多个LED，如蜂窝电话背板显示器采用8个LED，则按照图1的设计方案将需要多个限流电阻，占用较大的线路板面积。 (本网网收集整理) 如果将Vcc增大到VF的10倍以上可以减少VF变化的影响，但耗电较大，不符合电池供电产品的需求。对于采用单片Li+电池供电的系统，Li+电池电压的变化范围为4.2～3V。如果LED的偏置电路只是简单的由Li+电池和限流电阻提供，输出亮度将会产生明显的变化。合理的方案应该是采用电流偏置电路。 2 电流偏置电路 电流偏置电路实际上是用1个电流源为LED提供偏置。如果电流源具有足够的动态范围，这种偏置方式将不受VF变化的影响。图4为电流偏置方案的原理框图。该电路将图1中的限流电阻用电流源替代。光输出强度与电源和正向电压无关，只要有足够的电源电压为电流源和LED提供偏置即可。图4中Q1为使能控制开关。 MAX1916等专用LED驱动芯片提供了一种先进的LED电流偏置电路。MAX1916在微型SOT23封装内集成了3组电流源，流过RSET的电流镜像到3个输出端，如图5所示。电路中几个相同的MOSFET具有相的栅-源电源，因此，它们的沟道电流相同，电流的大小由镜电流ISET决定。MAX1916的电流最大失配度为±5%，“镜像系数”为200A/A。也就是说，当ISET为50μA时，每个输出端的电流为10（1±0.05）mA（最大）。SET端由内部偏置在1.25V。ISET由下式决定： ISET=(Vcc-1.25V)/RSET IOUT=200ISET，每路电流之间偏差为±5%。输出端饱和电压： VOUT（SAT）=RD-S・IOUT MAX1916的漏源电阻在整个温度范围内保证不高于50Ω,一个工作电流为2mA的`GaAsP二极管保证正常工作所需要的最低电压是：VF+100mV，2.71V的输入电压能够将将GaAsP LED工作电压保护到2.7V。为了获得更低的压差和更高的输出电流，可以将MAX1916的三路输出并联构成“镜像系数”为600的电流源，如图6所示，并联后的漏源电阻为50/3=16.67Ω(最大值)。这种连接方式允许单个白光LED在3V供电时电流达到20mA以上，满足目前便携式蜂窝电话等产品的背光要求。用于设置端电流的电压源可以由带载能力较强的主电源单独提供，例如，在蜂窝电话中，VSET可以由射频（RF）电路的低噪声+2.8V电源提供。如果直接由单节Li+电池供电，MAX1916适用于驱动正向电压较低的GaAsP LED，而对于正向电压较高的InGaN白光LED则需采用其它驱动方案。因为Li+电池供电时，随着电池的放电，输入电压可能无法满足LED所要求的偏置电压。 3 电荷泵升压转换器驱动白光LED 对于正向电压在3.5～4.2V（在20mA条件下）的白光LED通常需要升压转换器，可以用电荷泵（如MAX682～MAX684）与MAX1916共同构成这种LED的驱动电路，如图7所示。MAX682～MAX684能够将2.7V的输入电压 转换为5.05V输出，输出电流能够分别达到250mA、100mA、50mA。利用MAX684的关断控制引脚或MAX1916的使能控制引脚可以关闭LED。图7电路中，MAX684在关断模式下，电源电流降至22μA；RSET=43kΩ时，LED电流为22mA； 图8是利用电荷泵构成LED电流控制电路，反馈调节电压的典型值为1.235V，Ipk=1.235/R SENSE,选用24Ω的检流电阻能够为二极管提供50mA电流。电荷泵工作时，输出电压上升至LED的开启电压，LED开始导通。白光LED的典型正向电压为3.5（1±0.1）V，加上反馈调节电压，MAX1759输出端提供的偏置电压为4.735V。该电路输出电压的纹波在40mV以内，不会导致LED输出产生明显变化，通常人眼觉察不到。另外，图8电路在关断状态下输入与输出之间没直流通路。 4 基于电感的白光LED控制器 MAX1848将升压转换器与电流控制电路集成在6引脚SOT23封装内，利用电流检测驱动3组LED，每组LED包括3个串行连接的LED，如图9所示。输入电压范围为2.6～5.5V。MAX1848利用电压反馈结构调节流过LED的电流，较小的检流电阻（5Ω）有利于节省功耗、保持较高的转换效率。模拟控制器用于控制所有LED的亮度。典型应用中：L1=33μH，CCOMP=150nF，COUT=1.0μF，RSENSE=5Ω。LED电流由控制电压确定：IOUT=VCTRL/13.33RSENSE。 LED的亮度可以通过CTRL引脚的DAC调节或电位器分压电路调节，电压控制范围为+250mV～+5.5V，将控制引脚接地可实现关断。负载功率为800mW时电路转换效率达88%。 5 结论 MAX1916内部配置为3路可调电流源结构，可控制多种LED；直接采用单节Li+电池供电可驱动红光、绿光或黄光GaAsP LED；配合电荷泵升压转换器，MAX1916还可用于驱动白光InGaN LED。对于有更高功率要求的应用，需采用基于电感的MAX1848，外部只需要极少的元件，输出功率为800mW时转换效率达88%。 ★ 笔记本电池 ★ 主流笔记本BIOS设置详解 ★ 戴尔笔记本怎么进入bios设置？ ★ 正确给笔记本电池充电放电 ★ 主板电池没电引起的问题 ★ 宏基笔记本一键U盘启动BIOS的设置方法 ★ 解决物业收费难问题 ★ 整合问题与解决策略 ★ 供电营业厅投诉问题整改报告 太阳能电池既供电又供热水 第3篇 1O月，一家名为科根纳太阳能[cogenra soldr)的新创公司在美国加利福尼亚北部的酿酒厂安装了一组别具一格的太阳能电池板。这组电池板将传统的光伏太阳能电池与一种可以采集余热的系统结合在一起。这样电池板不仅可以产生电能用来照明和罐装设备，而且还能将水加热，方便人们用热水洗涤储水池和水桶等工具。 科根纳公司计划将这种“混合式”太阳能电池板安装在那些使用大量用电和用水的企业，从而为它们同时提供电力和水力供应。这家公司至今还未公布其估计的每瓦特发电成本，但表示加热水的成本将会明显低于常规标准。 在索诺玛酿酒公司(sonoma wineCompany)的酿酒厂中，分布着几块抛物面碟片，每块为1O米长、3米宽，沿着几面镜子排列着，它们都把日光聚焦到了悬在上方的两排单晶硅太阳能电池板之上。这些抛物面碟片安装在机械臂顶部，从而可以随太阳的方向转动。热量采集使用的是乙二醇和水的混合溶液，它流过太阳能电池背部的铝管。这种乙二醇溶液进入换热器，将其中的水加热。然后再将水泵入储水箱中，冷却后的乙二醇溶液再次返回到太阳能电池中。 过去曾出现过类似的混合式太阳能电池，不过结果都以失败而告终，因为太阳能电池会过热而导致损坏。科根纳公司使用传感器监控太阳能电池板的温度，如果需要冷却，它可以利用一个自动控制系统迅速将混合溶液引开。 科罗拉多美国国家可再生能源实验室(National Renewable EnergyLaboratory)的高级项目经理蒂姆·梅里根(Tim Merrigan)表示，温度过热会消弱太阳能电池的性能，这对于组合式太阳能系统而言，就是一个大问题。梅里根指出，更精良的设备用于监视热积累，并进行调整，引导所使用的液体流出太阳能电池，就可以防止这种情况发生，但他补充道：“这当然不是一件容易的事情，因为不容易做到恰到好处。”采用科根纳公司的技术，在产生的热量与太阳能效率之间就可以进行权衡，因为加热更多的水会降低太阳能电池的效率。 这家酿酒厂安装的系统将会作为一个重要的试验平台，用以测试科根纳公司的技术以及通常的组合式太阳能技术。该系统产生的数据将会显示其发电和热水的效率，还可以显示不同的天气状态下的效率，以及如何更好地满足酿酒厂运行的波动性需求。 该太阳能电池板能够产生50千瓦的电力，以及等同于222千瓦的热能。科根纳公司的CEO吉拉德·阿莫吉(GiladAlmogy)表示，这会降低酿酒厂热水使用的天然气45％-50％，同时满足10％的电力需求。 使这项技术变得更加经济高效，是科根纳公司面临的另一项挑战。不过不断扩大的政府项目会发放一些补贴，支持安装这些太阳能热水器，这或许会有所帮助。10月份已经有这样一个项目在加利福尼亚上马。一直到2017年，该，项目将会为安装太阳能热水器提供3508亿美元的补助。该州大部分热水器目前都使用天然气。 蓄电池供电论文 第4篇 目前铁路工程车辆普遍采用内燃动力,通过对整车行驶工况下能量消耗的研究,发现发动机在怠速时消耗了较多燃油,占总燃油消耗量的17%~44%,没有充分发挥发动机的峰值效率。而节能环保已成为当今社会发展的主流,国内多家铁路装备企业正研究新能源在铁路交通装备上的应用,设计一套以蓄电池为主要动力源的电油混合动力系统进行传动将是轨道车发展的一个新方向。 1 混合动力控制系统简介 电油混合动力系统主要由蓄电装置、发电机组、整流装置、牵引逆变器、牵引电机、蓄电装置管理系统等组成。主动力系统由蓄电装置组成,蓄电装置的直流电经牵引逆变器逆变成三相交流电驱动牵引电机;辅动力系统由发电机组、整流装置组成,并与牵引逆变器、牵引电机一起形成交—直—交的传动方式。管理系统对蓄电装置(蓄电池组)及整个混合动力传动系统进行控制。具体如图1所示。 2 双动力供电的难点 在主、辅动力同时供电的情况下,由于蓄电池是一个内阻可变、输出随负载变化的电压源,当蓄电池与另一电压源并联后,若两者输出不匹配,可能会产生大的冲击电流,对蓄电池及整个电网产生影响。所以发电机组与蓄电池同时供电时,须确保发电机组侧与蓄电池侧电压匹配。 3 实施方案及分析 为了实现发电组侧的输出电压与蓄电池侧的输出电压匹配,可以控制调节发电机组本身的电压输出,或者对发电机组输出电压进行整流控制、斩波等处理。 3.1 方案一 采集蓄电池组两端的电压对发电机组进行励磁电压的调节,从而控制发电机组的励磁和转速,调节发电机组的输出电压。 发电机在保持其恒压时通常使用自动电压调节器AVR。通过对发电机端电压的检测,和AVR内部设定电压值进行对比,并对这个偏差量进行放大,用它去触发、控制励磁的输出。利用这个励磁的变化去补偿发电机电压的变化,实现一个闭环的负反馈,使电压尽快回归设定水平。 结合AVR的控制原理可以得出实现方案的关键在于对AVR内部设定的电压值进行控制;通过采集蓄电池两端的电压,使得AVR内部设定电压与蓄电池两端的电压保持一致,这时计算的偏差量就是发电机输出电压与蓄电池两端电压的偏差,用它去触发励磁的输出,实现对发电机组输出电压的调整。 优劣分析:此方案是对AVR功能的一个延伸方案,在原理上具有一定的可行性,但基于发电机组的AVR功能已经十分完善,并且AVR与发电机组是一套完整的系统,在此基础上做控制增加了此系统的复杂性和不稳定性,对后期使用过程中的维护、升级都有一定的局限性,因此电压匹配控制与发电机组电压控制作为两个独立的系统较为合适。 3.2 方案二 采集蓄电池两端的电压,对四象限整流器进行整流控制,通过对整流过程的控制来实现对电压的调整。此时励磁控制单元只用于保证发电机组电压输出的稳定,而不具备与蓄电池匹配的调节功能。 四象限整流器通过可控硅元件和整流元件反并联连接,将AC转换成DC;采用PWM调制技术,能在两个方向上传送能量,因而能够进行传动系统的再生制动,实现对功率因数和电流的控制,是一种真正意义的高功率因数整流器,其整流功率因数接近1。 优劣分析:四象限整流器具有电压泵升功能,既具备电压控制功能,也可实现对蓄电池组的恒压充和恒流充,因而可以省下一台蓄电池充电器。 但四象限整流器也存在以下问题:(1)四象限整流器采用控制相角的方法进行整流,会产生大量的谐波分量,对于系统中的感性元件有一定的影响,从而影响牵引逆变器的工作。(2)四象限整流器的电压输出范围有限,在忽略FWM谐波分量,只考虑电压的基波分量时,四象限整流器的输出电压Ud=U/μ。μ为四象限整流器的功率因数,在0.9左右,此时输出电压范围在280~500 V之间,不能满足系统对高压的需求。为了得到较大的输出电压范围,一可降低功率因数,但这加大了能量的损耗;二可增加一套升压装置,但会增加系统的复杂性及成本,功能实现及经济上都不是很理想。 3.3 方案三 采用普通硅整流器+升降压斩波器共同实现,控制框图如图2所示。 先将发电机组的380 V交流电压经过整流系统调整为直流电压,然后采集蓄电池输出的电压,通过控制升降压斩波器来控制整流后的电压大小,保证发电机组和蓄电池两端电压的匹配。升降压斩波器以晶闸管等电力晶体管作为直流开关。导通时,电源向电感L供电使其贮能,同时电容C维持输出电压恒定并向负载R供电;断开时,电感L的能量向负载释放,通过控制其通断便可在负载上获得大小可调的直流平均电压。通过控制感性元件的充放电状态进行升降压的调整,具体方法有:改变脉冲电压宽度或改变通断时间,或两者同时改变。 优劣分析:采用升降压斩波器是四象限整流器方案的一个延伸,其将整流与调压系统分开,虽然较为复杂,但具备以下显著优势:(1)它克服了四象限整流器输出电压范围与功率之间相矛盾的缺点,系统适用性更强。(2)输出电压相对输入电压可升可降,预留了地铁接触网或第三轨的输入接口,同一套电气系统平台上可以满足多种供电方式。(3)将升降压斩波器的开关频率取为1 k Hz以上,可使得电抗器、电容器等滤波元件的体积更小,减少对机器间空间的占用。(4)对于输出过载、输出短路、内部过热、内部短路、输入过欠压等情况,都具备自保护功能。 4 结语 通过分析对比发电机组和蓄电池并联供电的三种方案,综合各方面因素考虑,发电机组输出的三相交流电采用普通硅整流器+升降压斩波器整流的并网方案是一种较优的策略。 摘要：针对电油混合动力传动在轨道车的应用前景,研究发电机组和蓄电池作为动力源并联运行的可行性,提出三种不同的实现方案,比较并分析其优劣。 关键词：发电机,蓄电池,AVR,整流器,斩波器 参考文献 [1]汤蕴缪,罗应立,梁艳萍.电机学[M].3版.北京:机械工业出版社,2008. [2]王兆安,刘进军.电力电子技术[M].5版.北京:机械工业出版社,2009. [3]杨守君.大功率交流传动电力机车四象限整流器研究[D].大连:大连理工大学,2005. 蓄电池供电论文 第5篇 1 电池电量的检测方法 针对电池电量的检测方法, 目前使用的为:1) 核对检测法。它具有容量测试可靠性高、准确性高的优点, 因此, 目前仍旧是市面上检测电池最有效的方法。但核对检测设备主要采用电阻丝操作实现核对检测, 并且需要人工干预, 程序繁琐, 对操作人员自身存有一定的危险, 而且对电池的容量有一定的损害, 因此这种传统的核对放电方法已经慢慢的被淘汰掉。2) 不完全放电测试法。主要是对电池组中的每一个电池进行循环检查, 发现电压降低最迅速的那一个, 将它认定为劣质的电池, 并进行去除, 然后对新的电池单元组成的电池进行检测, 测试其容量, 用这块电池的容量去代表整个电池组的容量。但精度相对比较低, 可以用这种方法去判定电池的落后状态, 但不能准确计算出电池容量以及它的优劣性, 同时对测试的过程要求相对比较严格。3) 电导测量法。电导测量也成为电阻测量, 主要方法是在电池的正负极附加一个已知幅值与频率交流的电压信号, 检测出和该电压信号具有相同相位的交变电流值, 这一交变电流的分量除以附加的电压, 就是电池的电导。设定的检测频率不同, 得到的电导也就不同。蓄电池的容量越小, 自身的电阻就会增加, 电导就会变小。但不能精准的检测出一些实际参数指标, 特别是容量, 所得到的数据也并不是十分的准确;同时, 不同的设备检测出的结果也存在很大的差异。4) Ah容量法。对于动力电池, 需要经常对其进行充放电。这种电池的测量往往就采用Ah容量法。用此方法测量时, 需要掌握蓄电池的最初状态以及终点剩余电量, 但是这两个量受到多种因素的影响。一般并不是一个固定的数值。所以此法只能检测已经消耗掉的能量, 并不能很好的检测出最终的剩余电量。 2 本设计所采用方案 出于对可靠性的考虑, 本设计仅以三端稳压电源和电阻的不同组合即可完成不同检测方案。本设计是以新型ARM Crotex-M3系列单片机为核心的电池容量检测系统, 通过对单片机软件编程可以实现以下基本要求:1) 通过电池进行瞬时小流量放电测量电池容量;2) 测量电压、电流的动态值;3) 可切换显示电池容量、电压、电流及当前线路;4) 测量结果上传至上位机进行提示。 电池容量检测模块框图见图1。 3 软硬件设计 硬件设计工程中主要是要注意与目前现有的仪表外盒尺寸保持可安装性与功耗的合适性;与此同时, 在与上位机数据交换中的总线接口要与目前现在工业总线接口保持一致, 做到在不增加成本的基础上完成本设计的开发与利用。为此, 本模块的基本要求如下:1) 为了不增加仪表的功耗, 本模块采用外接楼宇、生产线上电源进行工作;2) 通讯接口采用工业以太网与USB模块进行通讯, 保证不增加楼宇、生产线通讯模块的兼容性;3) 考虑到电磁干扰与生产环节的机械振动, 本模块的元器件采用高性能的工业级器件;4) 考虑到模块的可移植性与可扩充性, 本模块的软件采用C语言进行编写;5) 除了采用高性能工业级元器件外, 在软件编写过程中增加软件陷井与适当的软件冗余度, 保证模块在干扰情况下不能正常工作时, 自动复位。在此, 本文重点讨论电池容量测量环节电路设计、仿真及软件对A/D器转换控制。电压采样以及电流采样的估算是利用Multisim软件进行仿真估算。Multisim是一个用于原理电路设计、电路功能测试的虚拟仿真软件。该软件能够帮助确定采样电阻最终的阻值, 并能根据实际需要, 给定一个电压值, 得出相应的模拟电压输出值, 避免模拟输入电压值过大而损毁片内AD。检测部分仿真图见图2。 A/D转换的精度直接影响到电池容量的检测精度, 在此, 除了选择好的A/D模块外, 还需要进行相应的控制处理。本模块采用12位逐次逼近型模拟数字转换器, 有18个通道, 可测量16个外部和2个内部信号源, 各通道的A/D转换可以单次、连续、扫描或间断模式执行, 设计中最大转换速率是1 MHz, 转换时间为1μs。其流程图见图3。 4 结语 本设计是以ARM芯片作为主MCU的电池容量检测系统。经过测试, 本产品最终可以达到以下功能: 1) 测量电池容量并能检测电池电压、工作电流的动态值; 2) 利用以太网接口将检测数据实时传输至主控单元; 3) 对传输数据可根据报警阈值预置值进行报警提示; 4) 整个设计为模块化设计, 可移植性强。 摘要：针对工、民建筑物内的各类智能仪表采用电池供电, 由于安装电池容量的不均匀, 经常在检修一段时间后供电不足导致仪表工作不正常的现象进行了研究, 提出在仪表内加装一套在线检测模块, 定时进行电池电量检测并将检测结果实时传送至主控上位机的思想, 并加以实现, 经实验证明该模块基本满足实际工作需要, 且模块简单可靠。 关键词：仪器仪表,供电电池,容量检测,频率 参考文献 [1]陈红雨, 黄镇泽, 郑圣泉, 等.铅酸蓄电池分析与检测技术[M].北京:化学工业出版社, 2011. [2]秦鸣峰.蓄电池使用与维护[M].北京:化学工业出版社, 2009. [3]陈志旺.STM32嵌入式微控制器快速上手[M].北京:电子工业出版社, 2012. [4]刘军.例说STM32[M].北京:北京航空航天大学出版社, 2011. 锂离子电池充电供电保护电路的设计 第6篇 随着便携式电子设备的发展,其对电池性能、体积、质量的要求也日益提高.锂离子电池以高能量密度、高电池电压、高循环次数、体积小、质量轻等特性脱颖而出,取代传统的镍铬和镍氢电池,迅速成为市场主流. 随着锂离子电池的广泛应用,其使用方法和技术得到人们越来越多的重视.锂离子电池对充电供电控制和保护电路的要求较高,在使用过程中应严格避免出现过充、过放、过流等现象.与镍氢、镍镉电池不一样,锂离子电池必须考虑充电、供电时的安全性.在过度充电状态下,电池温度上升后能量将过剩,由于电解液分解而产生气体,致使内压上升而产生自然或破裂的情况,而在过度供电状态下,电解液分解导致电池特性和耐久性劣化,降低电池可充电次数[1].根据锂离子电池特性,采用8031单片机对锂离子电池进行充供电保护,并对其充供电原理、保护方法、参数设置和应用中出现的问题进行了分析. 1 锂离子电池充电供电的保护条件 锂离子电池允许充电的电压范围是:每节电池2.5~4.2 V.如果电池电压超出允许的范围,则禁止充电. 锂离子电池供电的安全电压下限为2.4 V,在低于2.4 V条件下继续供电将对电池造成永久性的损坏.电池进行持续供电时,电池电压会不断降低,当电压低于过供电保护电压即2.4 V时,应当关闭电池供电回路,禁止其对外继续供电,避免电池损坏.但切断供电进行保护时,必须配合适当延迟时间,以避免干扰而造成误判断. 当电池供电电流过大,超出其额定功率,电池会产生较高的热量,致使本身温度过高,有爆炸的危险.所以此时保护电路应该关闭电池供电,执行过流保护功能.至于保护时电流的大小,则根据电池的额定功率和负载的大小加以设定.值得注意的是:保护电路不能因为负载需要短时间的大电流而误动作,所以必须提供不同的过供电电流保护延迟时间,以提高电路工作的稳定性. 2 锂离子电池充供电保护电路原理 锂离子电池充供电保护电路原理图如图1所示.保护电路以8031单片机为控制核心[2],监测电池电压与回路电流,并控制2个MOSFET的栅极,MOSFET在电路中起开关作用,分别控制着充电回路与供电回路的导通与关断,该电路具有过充电保护、过供电保护、过电流保护与短路保护功能[3]. 2.1 正常状态 在正常状态下电路中P1.4和P1.5口都输出高电压,2个MOSFET 都处于导通状态,电池可以自由地进行充电和供电,由于MOSFET 的导通阻抗很小,通常小于60 mΩ,因此其导通电阻对电路的性能影响很小[4]. 2.2 过充电保护 锂离子电池要求的充电方式为恒流/ 恒压,在充电初期,为恒流充电,随着充电过程,电压会上升到4.2 V(根据正极材料不同,有的电池要求恒压值为4.1 V),转为恒压充电,直至电流越来越小. 电池在被充电过程中,如果充电器电路失去控制,会使电池电压超过4.2 V后继续恒流充电,此时电池电压仍会继续上升,当电池电压被充电至超过4.3 V 时,电池的化学副反应将加剧,会导致电池损坏或出现安全问题.所以当电池电压达到4.28 V时,比较器LM139翻转,单片机P1.0采到低电平,控制P1.5由高电平转为低电平,使Q2 由导通为关断,从而切断了充电回路,使充电器无法再对电池进行充电,起到过充电保护作用.而此时由于Q2 自带的体二极管V2 的存在,电池可以通过该二极管对外部负载进行供电. 在单片机检测到电池电压超过4.28 V至发出关断Q2信号之间,还应有1 s左右延时,以避免因干扰而造成误判断. 2.3 过供电保护 电池在对外部负载供电过程中,其电压会随着供电过程逐渐降低,当电池电压降至2.5 V时,其容量已被完全放光,此时如果让电池继续对负载供电,将造成电池的永久性损坏.电池供电时,当电池电压低于2.5 V时,P1.1采到低电平,控制P1.4由高电平转为低电平,使Q1 由导通转为关断,从而切断了供电回路,使电池无法再对负载进行供电,起到过供电保护作用.而此时由于Q1 自带的体二极管V1 的存在,充电器可以通过该二极管对电池进行充电.在单片机检测到电池电压低于2.5 V至发出关断Q1信号之间,应有一段100 ms左右的延时,以避免因干扰而造成误判断. 2.4 过电流保护 由于锂离子电池的化学特性,电池供电电流最大不能超过2 C(C= 电池容量/h),当电池超过2 C 电流供电时,将会导致电池的永久性损坏或出现安全问题. 电池在对负载正常供电过程中,供电电流在经过串联的2个MOSFET时,由于MOSFET的导通阻抗,会在其两端产生一个电压,该电压值U=I×RDS×2,RDS 为单个MOSFET导通阻抗.负载因某种原因导致异常,使回路电流增大,当2个MOSFET的压降U1超过正常压降U0.2 V时,P1.2采到低,P1.5由高电平变为低电平,使Q1 由导通转为关断,从而切断了供电回路,使回路中电流为零,起到过电流保护作用.在检测到过电流发生至发出关断V1信号之间,也有一段为13 ms左右延时,以避免因干扰而造成误判断. 2.5 短路保护 电池在对负载供电过程中,若回路电流大到使U1-U>0.9 V时,则判断为负载短路,INT1采到低,系统进中断,控制Q1由导通转为关断,从而切断供电回路,起到短路保护作用.短路保护的延时时间极短,通常小于7 μs.其工作原理与过电流保护类似,只是判断方法不同,保护延时时间也不一样. 3 软件设计 过充、过放和过流保护采用查询方式,一个程序周期内查询一次即可,短路保护采用中断方式,如果电池发生短路,立刻进入中断处理程序,关断Q1,实现对电池的及时保护,软件流程图如图2所示. 4 调试中注意的问题 (1)电阻的选择 设计中通过调节电阻的阻值来设定比较器的翻转条件,但是电阻阻值本身存在偏差,影响电压采集的精度,所以在电阻的选择上要选择高精度、大阻值的电阻,来减小误差. (2)过充电保护后的供电保护在过充电保护后,Q2被关断,电池通过V2对系统供电,这时2个MOSFET之间的电压U=I×RDS+V2,V2为二极管的管压降,如果I×RDS≈V2此电路可正常应用,否则应另建一条采集通路,进行供电保护. 5 结 束 语 市面上的电池保护电路多以控制IC为主,如日本精工的S-8241系列、日本MITSUMI的MM3061系列、台湾富晶的FS312和FS313 系列、台湾类比科技的AAT8632 系列等等,但此类IC都存在环境适应性差,可控制范围窄等缺点.依据锂离子电池特性,提出了一种新型的保护方法,可使对锂离子电池的保护在以单片机为核心的系统下得以实现,该方法外围电路简单,占用系统资源少,并可根据电池特性的差异,在软件和硬件上进行微调,具有很强的可扩展性和实用性.为电路设计人员提供了一种新的参考. 参考文献 [1]路秋生.锂离子电池充电保护集成电路UCC3957[J].电子产品世界,2004:64-66. [2]王俊,王洪艳.电源综合保护设计[J].光电技术应用,2005,20(2):64-66. [3]孙涵芳,徐爱卿.单片机原理及应用[M].北京:北京航空航天大学出版社,1996:20-25. 蓄电池供电论文 第7篇 太阳能光伏电池组件是太阳能光伏发电站的核心部件，由于太阳能光伏电池组件往往是安装在室外的，其工作状况的监控和维护十分不便，因此，现代太阳能光伏电池组件越来越多采用电子信息技术实现有线或无线远程监控，使得太阳能光伏电池组件的运行管理更加便捷高效，本文所涉及到的就是一种基于ZigBee芯片CC2403为核心的远程无线监控系统，由于太阳能光伏电池组件生产的特殊要求，远程数据采集传送电路系统一是电路板体积要尽可能小，二是不能用干电池供电，这就要求电路尽可能简单，便于安装，供电简单而可靠。然而由于太阳能光伏电池组件输出直流电压一天中变化太大[1,2]，一般的稳压电路不能满足要求，若用多级稳压模块级联，则电源电路的效率低，稳压模块能耗大、发热明显，若用独立的DC/DC模块，一是会增加电路板的体积，二是会增加谐波干扰，三是相对成本要高一些，鉴于以上情况，设计一款稳定供电电路就尤为重要了，本文充分利用太阳能光伏电池组件ZigBee芯片CC2430的资源，配合以RC延时电路，VMOS管调整电路和AMS1117稳压芯片，较好的解决了3.3 V供电电源的问题，同时又不会对CC2430芯片完成对光伏组件监控任务的主要功能产生明显的影响。 1 系统设计 本文所研究的系统由两个部分组成，即硬件部分和软件部分。 1.1 系统硬件设计 1.1.1 CC2430芯片简介 CC2430采用0.18μm CMOS工艺生产，芯片工作时电流为27 mA，芯片在接收和发射模式下，电流消耗分别低于27 mA和25 mA，是一款低耗能的集成电路芯片[3]。 CC2430芯片上集成了ZigBee射频(RF)前端、内存和微控制器，它使用一个8位的MCU(8051)，具有128 KB可编程闪存和8 KB内存RAM，还包含有A/D转换器、定时器、AES-128协同处理器、看门狗定时器、32 kHz晶振的休眠模式定时器、上电复位电路、掉电检测电路以及21个可编程I/O端口[3]，可以说功能十分强大。CC2430结构框图如图1所示。 1.1.2 电路系统结构及工作原理 从图2可以看出，供电电路主要由无线单片机CC2430、光电耦合器、VMOS开关管、电阻R1,R2构成的电压取样电路、电阻R3和电容C1组成的延时电路、3.3 V稳压模块等组成。 由太阳能电池相关资料并通过实验发现，一个额定输出电压为24 V的太阳能电池，输出电压与太阳辐照能量紧密相关，最低时可接近零伏输出，最高时可超过[1,2]24 V，若将多组电池串联，则电池组总输出电压的变化之大可想而知。AMS1117稳压模块的最大输入电压只有15 V，不能承受15 V以上太阳能电池的直接馈电，为了确保电路工作安全正常，在本电路系统设计中用VMOS管T1来调节过高的直流电压，保证AMS1117稳压模块的输入电压能在允许的范围内变化，确保AMS1117稳压模块的工作安全可靠。该电路系统高效工作的关键就在于VMOS管T1必须工作于开关状态，同时尽可能降低AMS1117稳压模块的输入电压，以降低整个电源电路的直流功耗，提高电路工作效率，降低电路的发热。由图2可以看出，太阳能电池输出电压由电阻R1和电阻R2构成的分压电路取样并由CC2430的A/D通道采集变换[4]，在CC2430中通过软件产生PWM波并由CC2430的P0.4输出，可以直接驱动VMOS管T1，也可以直接驱动光藕器件，由于电路中VMOS管T1三个电极的工作电压均超过了CC2430的安全工作电压，因此，CC2430的P0.4端口不能直接连接到VMOS管T1的栅极上，而是通过了一个光藕隔离，PWM波通过光藕直接驱动VMOS管T1工作，当太阳能电池输出电压在一定范围内变化时，通过PWM波占空比变化使VMOS管T1调节输入电压，保证AMS1117的输入直流电压在允许的范围内。本电路设计中，RC延时电路的设计也很重要，是为了防止电路系统突然供电时，因CC2430初始化需要时间，不能马上输出PWM波，有可能导致AMS1117稳压模块的输入端承受过高直流电压而带来危险，同时，电路设计中还考虑到了CC2430芯片单独复位时带来的危险因素，那就是RC延时电路和CC2430芯片复位电路实现联动，考虑到CC2430芯片故障时不至于造成更大的损失，在电源电路的输入端还加装了保险丝。通过这一系列的设计考虑，确保了本设计的安全可靠。 1.2 系统软件设计 由于本设计考虑尽可能减少元器件数量，充分挖掘利用CC2430中资源，降低电路成本，缩减电路板体积，PWM控制中采用定时器中断方式，即利用定时器中断服务程序产生PWM波，确保其他程序的运行不影响PWM波，因此，在CC2430定时器Time1,Time2,Time3,Time4中，可以选择Time1,Time3,Time4，不能选择Time2，因为Time2是MAC定时器，本文中选择Time1定时器为PWM波发生器，合理设置T1CTL寄存器、T1CCTL0寄存器、T1CCTL2寄存器、T1CC0L和T1CC0H寄存器以及T1CC2L和T1CC2H寄存器，就可以获得PWM波输出。T1控制寄存器中相应项要设置成为输出比较方式，其中，T1CC0L和T1CC0H设置为合适的固定值，而T1CC2L和T1CC2H中的值则由A/D变换器得到的数值决定。程序流程图如图3所示。 从图3中可以看出，PWM波占空比的调整依赖于A/D变换得到的数据，本设计中PWM波周期由T1CC0决定，占空比由T1CC2决定。部分程序如下： 2 结语 本设计中，充分利用了CC2430芯片中的功能，减少了外围元器件的数量，降低了成本，通过实验得到的数据证明，其结果完全能达到设计指标和性能要求，但在实验过程中也发现，启动PWM功能后，对CC2430转换数据和转发数据的速度有一点影响。好在本设计是针对太阳能光伏电池组件的有关参数采集和转发而设计的，这种电池组件对采集和转发数据的速度要求不高，所以，本设计完全能满足要求，在其他对CC2430采集数据和转发数据的速度要求不高的应用领域，这个系统的设计也是能满足应用要求的。 参考文献 [1]HORZEL J,SZLUFCIK J,NIJS J,et al.A simple processingsequence for selective emitters[C]//1997 Twenty-Sixth IEEEPhotovoltaic Specialists Conference.Anaheim,CA:IEEE,1997:139-142. [2]SZLUFCIK J,DUERINCKX F,HORZEL J,et al.Advanced concepts of industrial technologies of crystalline silicon solar cells[J].Opto-Electronics Review,2000,8(4):299-300. [3]Texas Instruments.CC2430 data sheet(rev 2.1)SW RS036F[R].US:Texas Instruments,2008. [4]杨烨.基于ZigBee的无线传感器网络节点的设计[J].测控技术,2008(12):66-69. [5]李劲松,杨明,刘晓平,等.基于CC2430和ZigBee2006协议栈的通讯模块设计[J].现代电子技术,2010,33(3):25-28. [6]陈杰.传感器与检测技术[M].北京:高等教育出版社,2002. 蓄电池供电论文 第8篇 在某科研课题中, 需要使用锂电池为便携式小体积设备提供多路直流电源, 其中有两路输出的功率较大, 要求输出的电压稳定。一路是用电位器可调节输出直流电压, 范围为6V~12V, 最大输出电流为1.5A, 纹波要求小于1m V;另一路是固定输出直流电压, 要求输出电压为12V, 最大输出电流为2.5A, 纹波要求小于10m V。两路负载是电气隔离的, 工作时负载很稳定, 两路电源输出的工作电流都不会超过3%。选用锂电池考虑了重量、形状、可靠性、工作温度范围、连续工作时间等因素, 综合分析后选用了容量为14.8V8AH的锂电池组。设备的体积、重量、连续工作也要重视。下面仅就以上两路电源的要求进行设计。 1 电源方案制定 要减小设备的体积、重量, 同时提高连续工作时间, 效率是关键因素, 效率高可以取消专用散热器, 带来的好处是多方面的, 因此要用开关电源技术。锂电池的14.8V是平均输出电压, 有效放电期间, 实际输出电压为12.8V~16.8V。要利用好电池容量, 12.8V的输出电压也要使用, 输入、输出间0.8V的最小压差是一个需要重视的问题。可调输出电压的一路输出, 纹波要求小于2m V, 开关电源技术很难实现, 用调整速度快速的线性稳压器纹波要小很多;另外, 还要考虑到效率、输出电压可调, 综合论证后, 采用的方案如图1。 1.1 固定输出电源 采用高开关频率的BUCK变换器, 然后再经过LC滤波器滤除开关频率纹波, 磁珠滤波消除高频噪声, 实现所要求的性能指标。所选BUCK变换芯片是上海芯龙公司生产的XL4015, 它是性能优良的降压型转换芯片, 价格很低廉。具有出色的线性调整率与负载整率, 用于DC8V~36V输入, 用于输出电流可达5A的降压恒压应用。输出功率PMOS的导通电阻为60毫欧, 最大占空比可达100%, 可以胜任低压差、高效率 (可达93%) 的要求。固定开关率为180KHz, 可减小外部元器件尺寸, 易于滤除开关频率纹波, 也方便EMC设计。输出电压支持1.25V~32V间任意调节。芯片内部集成过流保护、过温保护、短路保等可靠性模块。集成度高, 外围器件少, 应用灵活。 XL4015的1脚GND是接地脚;2脚FB是输出电压反馈引脚, 通过外部电阻分压网络, , 在内部同1.25V的基准电压进行比较, 经放大后对输出电压进行稳压控制;3脚SW是功率输出脚;4脚是VC脚, 用于内部电压调节, 接旁路电容;5脚Vin是输入电压脚, 支持DC8V~36V宽范围电压输入, 需要在VIN与GND之间并联电解电容以消除噪声。 1.2 可调输出电源 先用XL4015进行降压, 再经LC滤波和LDO (Low Drop Out Regular) 进行稳压, 目的是消除开关频率纹波, 最后再用LC滤波进一步减小开关频率纹波, 磁珠滤波消除高频噪声;改变输出电压采用电位器调节。图1中的减法放大器的作用是保证输出被调解到任何电压时, 控制BUCK变换器的输出电压, 保持LDO工作在低压差状态, 保持高效率工作状态。 LDO稳压器选用MIC29302BU芯片, 它是美国Micrel公司生产的性能优良的LDO芯片, 输出电压可以调节, 输出电流可达3A。输出调整管为超β双极型PNP管, 具有调整速度快, 输入、输出间压差小, 在满载时可以达到350m V~425m V, 芯片自身工作的功耗很低。MIC29302BU的1脚是Enable脚, 逻辑高时允许芯片工作, 逻辑低时芯片关断;2脚Vin是电源输入脚;3脚GND是接地脚;4脚是LDO的输出脚;5脚ADJ是输出电压经电阻分压后的反馈输入引脚, 在内部同1.24V的基准电压进行比较。 2 设计 2.1 固定输出电源 如图2所示, Vbat是锂电池的输出电压, VO1是BUCK变换器的输出电压。E1为高频、低特征阻抗的电解电容, 能够快速的大电流充放电, 而发热很低;C1、C2是新型的多层陶瓷电容器, 具有更低的特征阻抗和更好的高频特性, 缺点是容量小、价格高。E1、C1、C2并联使用, 可以相互弥补缺点, 适合开关电源滤波使用, 同时成本不高。C3是XL4015内部电源的滤波电容, 按照数据手册的要求, 选用1uf的陶瓷电容。L1为滤波电感, D1为肖特基二极管, 用于L1的续流, L1的电感数值比计算的大很多, 选用100u H, 保证L1工作在电流连续状态, 纹波较小。电容C4、C5、E2是输出滤波电容, 特点与E1、C1、C2相同。 由于电感、电容不是理想器件, 实际ΔVH1值比上面的计算值要大不少;但也说明电感、电容的取值够大, 又经过后面L5、C15、E8的滤波, 开关频率纹波的滤除作用足够强。 R1、R2是输出电压VH1的分压电阻, 分压输出接到XL4015的FB脚, 同内部的1.25V基准电压进行比较、放大后稳定输出电压, 正常工作时, FB脚的电压是1.25V。 2.2 可调输出电源 如图3所示, VH2是前级BUCK变换器的输出电压。设计思路同图2电路相同, 不同点是输出电压调节的反馈脚FB是接到减法放大器的输出。 减法放大器如图4所示, 它控制XL4015前级的输出高出LDO输出电压一个小的固定值即可, 保证高效率。它用廉价的LM358表贴芯片, 配合R5、R6、R7、R8实现, VH3是LDO稳压器的输出电压, 加有R3、R4是考虑到调试时方便, 更换R3或R4即可。 LDO稳压器级如图5所示。其中L2、C6、C7、E3是LC滤波, C8、L3、E4、C9、E5构成π型滤波器, 进一步消除开关频率纹波。L3的选取思路与L5相同。 R9、RP1、R10是LDO稳压器的输出电压VH3的分压电阻, 其中RP1是调节输出电压的电位器, 要满足输出电压VO2的可调范围达到6V~12V的要求, 设计关系式如下: 3 布线与结构设计 输出VO1、VO2还经过了磁珠滤除高频噪声, 提高电磁兼容性, 图中没有画出。布线时, 这两路电源的地线分开独立走的, 避免VO1干扰VO2;输出部分的电源线、地线都是布的宽线, 是用厚铜箔线路板加工的;引出的导线截面积大、长度尽量短, 努力减小了线路压降。 结构设计考虑到散热和屏蔽, 将XL4015、MIC29302BU直接固定到了铝合金外壳上, 并且用金属盖封闭起来。 4 实际应用结果 参考文献 [1]王聪编著.软开关功率变换器及其应用[M].北京:科学出版社, 2000 (01) . [2]上海芯龙半导体技术股份有限公司.XL4015 datasheet 1.3版[Z].上海芯龙半导体技术股份有限公司, 2015. 蓄电池供电论文 第9篇 全球石油资源日渐枯竭,动力燃油价格飞涨,世界各国对环保、节能、低耗要求不断提高。轮胎式集装箱门式起重机(RTG)是世界各大集装箱专业化码头堆场的主要装卸设备,它具有码头基础投资成本低、机动性好、可转场作业、便于分期分批购置等优点,在用数量占到场桥总数量的95%左右。 集装箱轮胎吊,每台年用油在40~70万元人民币,营运成本压力很大,同时燃油集装箱轮胎吊也排放大量的废气黑烟和噪音。主要原因: (1)为了满足集装箱装卸作业过程中RTG起升和小车两个机构所需最大负荷、额定速度和额定加速度运行时的峰值功率,需配置440~480 kW的大功率柴油发电机组,而RTG通常作业时的平均功率仅有60~80 kW左右。 (2)由于集装箱的平均箱重不超过10 t,所需功率较小,柴油机低负荷运行时间比例过高,负荷低于20%的运转时间达75%~80%,在此工况下柴油机仍全速运行,造成大量燃油浪费。 (3)由于码头作业性质决定,空载等候时间过长,占总运行时间的45%~55%,也造成大量燃油空耗。 (4)重物下降和过程产生的势能和机构减速产生的制动力没有得到充分利用,重物下降和机构减速过程中产生的再生电能被制动电阻白白消耗掉了,无法得到回收利用。 这些突出问题越来越不适应日益严格的节能环保要求。十二五规划明确提出了节能降耗和防污减排的目标。为了降低常规RTG能耗高、污染大的缺陷,经过对港口采用高架或中架滑触线、高压电缆卷盘供电方式调研和大量的数据分析,采用上述方式“油改电”RTG,初期投资较大、堆场要求规则、码头电力要充裕,但其丧失了RTG最大的优势,转场的灵活性。 为此,决定与上海振华重工合作,对以柴油发电机组供电的RTG,采用新颖的锂电池供电节能技术改造研究。 锂电池是新能源,也是目前国家正大力发展和推广的能源,特别在一些电动车上已经得到应用,随着国家和各个电池厂家的进一步加大投入和研发,锂电池技术的进一步发展,这种新能源的应用前景非常广阔。将大容量的锂电池应用在RTG也正是在这个大环境下一个全新的应用理念, 该锂电池供电RTG不仅保留了常规轮RTG的机动性和原有使用特点,而且其节能效果远远大于目前市场上其他的一些采用储能设备的节能RTG,同时由于可以取消大型柴油发电机组,大大减少了RTG的维修工作量和维修费用,基本消除了大柴油机组的排放污染,对于码头的节能减排和降低运营成本具有重大意义。 2 轮胎吊采用锂电池供电节能原理 储能单元(锂电池组)作为整机电能的供给源,采用时间累积能量的方法进行储能。为起升机构等提供短时大功率能量,以及为辅助设备提供长时间小功率能量的需求。 平时小功率柴油发电机组以涓涓细流,对储能单元进行充电储能。当起升机构电动作功时,能量从储能单元澎湃涌出,满足近340 kW的峰值功率需求。另外,在重物下降和机构制动产生再生能量时,储能单元能够全部吸收。 储能池还使得在储能达到设定值后,不启动柴油发电机组仍能进行装卸作业数小时,见图1所示。 锂电池供电的RTG在不降低现有RTG的各项技术指标(起重量、各机构运行速度等)的情况下,可以大幅度地将柴油发电机组功率从传统的400多k W降低到50 k W。主要在于建立了一个概念---将大功率锂电池作为整机电能的供给源。即满足机构运行的峰值功率需求和稳态运行的功率需求,并能充分吸收设备的势能回馈,并且在RTG待机状态下,锂电池能够提供较小的能量维持RTG辅助设备的长期运行(如照明、空调等)。 通过建立一套智能控制系统,实现充电用柴油发电机组的自动启停和调速,对锂电池实施智能充电。 3 主要技术内容 (1)采用大容量锂电池作为轮胎吊的主要动力源,取消原450 kW大柴油发电机组,加装50 kW小柴油发电机组作为锂电池的充电电源。 在此过程中,必须对锂电池及小柴油发电机组的容量,进行精确计算,以达到最优配置,节约改造费用和节油率最大化。 (2)锂电池供电轮胎吊的系统构成主要包括:大容量锂电池模块组、小功率柴油机组、智能电池管理系统、辅助逆变供电装置等。如图2所示。 (3)系统由大容量锂电池组和一台小功率柴油发电机组(充电用)取代了传统轮胎吊上的大功率柴油机组,由电池组直接给整机变频器上的直流母排提供工作电源。辅助设备通过一组DC/AC逆变器供电,其工作电压范围可供选择。 (4)常规运行状态下,小功率柴油发电机组不工作,直接由锂电池组驱动轮胎吊。通过智能电池管理系统,实时监控每一组电池的状态(电压,温度),由PLC采集数据后控制小柴油机启停,给电池适当电量补偿。在起升机构下降和制动等时,将所产生的电能都回馈到锂电池组,更好的起到了节能降耗的效果。 4 技术创新点 (1)采用大容量锂电池作为轮胎吊的主要供电源,取代常规的大柴油发电机组。实现节能减排和降低运营成本的目的。 (2)采用机载小柴油发电机组作为锂电池的充电电源,也可以采用外部电源(如市电)对锂电池进行充电。 (3)锂电池智能管理系统,对锂电池和充电用小柴油发电机组的运行采用智能化控制。 在项目实施时应充分考虑以下几方面:首先,根据作业状况计算大容量锂电池容量和充电小柴油机的功率及电池和柴油机的选型;其次,是锂电池智能管理系统研发;第三,锂电池和充电用小柴油发电机组的智能化运行控制。 5 节能效果 严格按照中华人民共和国国家标准GBT-14783-2009《轮胎式集装箱龙门起重机》中第四项规定,由上海海事大学航运技术与控制工程交通部重点实验室完成对大功率锂电池供电节能型RTG进行能耗测试。测试结果为锂电池供电RTG与柴油发电机组供电RTG相比,其节油率可达65%以上。 经过半年来的使用,1台轮胎吊共计作业箱量3.88万TEU,消耗柴油1.5万L。 单箱油耗:1.5÷3.88=0.386 L/TEU; 改造前RTG平均单箱油耗为:0.87 L/TEU;采用锂电池供电轮胎吊,节油率达56%左右。按轮胎吊一年作业箱量10万TEU计算,减少碳排放154.15 t及大量城市大气污染物尤其是PM2.5的排放。 6 经济效益 单台轮胎吊改造费用为120万元,其中大容量锂电池组价格为75万,厂方承诺保用5年。按节油率56%、去年油价7.42元/L、使用大功率柴油发电机组轮胎吊平均单箱油耗0.87 L/TEU,进行计算: 改造前每标准箱费用:0.87 L/TEU×7.42元/L=6.45元/TEU; 改造后每标准箱费用:{(1-0.56)×0.87 L/TEU}×7.42元/L=2.84元/TEU; 每标准箱节省费用:6.45元/TEU-2.84元/TEU=3.61元/TEU; 按轮胎吊一年作业箱量10万TEU计算: 年节省费用:100 000 TEU×3.61元/TEU=36.9万元。 投资回收期:按120万元改造费用测算,约3.25年可收回投资。 随着科学技术进步和国家大力推广新能源,锂电池性能将会进一步提高,价格也会逐步降低。因此,投资回收期将进一步缩短。 7 推广前景 与目前较多采用的市电RTG(采用电缆卷筒或滑触线等供电)相比,大功率锂电池供电RTG减少了对码头基建以及码头配电系统的改造和扩建工作,初期投资显著降低,特别适用于一些场地不规则,配电能力不够,电力缺乏的码头。 对于旧机改造,时间短,见效快,且该大功率锂电池供电RTG与市电RTG相比,保持了转场的机动性。 在改造过程中不影响码头正常的装卸生产,并且不需要对码头基建以及配电系统进行改造和扩建工作,初期投资相对较低,对于一些操作维修人员紧缺、场地不规则、配电能力不足等情况的码头较为适用。 RTG的动力源采用大功率锂电池组供电节能改造,是将从大功率柴油发电机组改为新能源锂电池,解决了传统RTG由柴油发电机组驱动,能量转换效率低、能耗大、成本高,切实解决了轮胎吊使用大功率柴油发电机组所存在的空载能源浪费,作业时排放大量二氧化碳、氮氧化物、PM2.5等城市污染物及产生高噪音等问题。 RTG的动力源为新能源锂电池符合国家能源政策、具有自主创新的高新技术、可适时产业化大规模推广的项目。对两型港口建设是非常有意义的。 摘要：采用锂电池供电节能改造的RTG,可切实解决由大功率柴油发电机组驱动的传统RTG能耗大、运行成本高、高排放、高噪音等问题,并保留了传统RTG转场灵活的最大特点。在改造过程中不影响码头正常的装卸生产,并且不需要对码头基建以及配电系统进行改造和扩建工作,初期投资相对较低,对于一些操作维修人员紧缺、场地不规则、供电能力不足等情况的码头尤为适用。 关键词：港口,RTG,节能,环保 参考文献 [1]袁峰.锂电池动力系统在轮胎吊产品中的应用[J].交通节能与环保,2012,6(2):49-50. [2]薄海虎.港口集装箱轮胎吊节能减排的新途径[J].交通节能与环保,2007,8(4):16-19. [3]张云鹏,李庆祥.轮胎式集装箱门式起重机节能技术研究[J].交通节能与环保,2008,4(2):9-11. [4]郑维馥.节能型轮胎式集装箱门式起重机的分析[J].港口装卸,2007(02). 本文来自 99学术网(www.99xueshu.com)，转载请保留网址和出处