6kVA应急电源用蓄电池充电装置设计

1、本科生毕业设计论文资料学 院、系：专业：学生姓名：班级：学号卜导教师姓名：职称最终评定成绩：第一局部过程治理资料一、毕业设计论文课题任务书二、本科毕业设计论文开题报告三、本科毕业设计论文进展情况记录四、本科毕业设计论文中期报告五、毕业设计论文指导教师评阅表六、毕业设计论文评阅教师评阅表七、毕业设计论文辩论及最终成绩评定表第二局部 设计说明书八、设计说明书2007 届本科生毕业设计论文资料第一局部过程治理资料2007届毕业设计(论文)课题任务书院(系)：电气与信息工程学院专业：电子信息工程指导教师学生姓名课题名称6kVA应急电源用蓄电池充电装置设计内容及 任务(1) 了解三相应急电源的意义与研究

2、背景.(2)学习理解三相应急电源的工作原理与结构组成.(3) 了解充电器蓄电池的特性和参数. 根据容量确定充电电池的数量与连接方 式.(4)理解充电装置的作用,根据要求和容量确定适宜的充电器拓扑结构,并做 出具体设计.(5)设计充电装置的限制系统.拟到达的要求或技术指标设计系统参数如下的三相应急电源中的充电装置：(1)电压(V) 380+25%(2)频率(Hz) 505%(3)容量(kVA) 6(4)电压(V)正常时：同市电一致 应急时：380V±3%(5)频率(Hz)正常时：同市电一致应急时：50垓(6)波形 正常时：同市电一致应急时：正弦波,谐波 3%(7)蓄电池的充电电流不能过

3、大,充电器具有稳流和限流功能.进度安排起止日期工作内容第七学期15周19周查阅文献资料,撰写开题报告.第八学期1周4周工厂实习,阅读义献资料,确定整体方案.第八学期5周7周确定蓄电池充电方式,设计蓄电池组.第八学期8周12周完成主电路与限制电路的具体设计.第八学期13周15周完成论文初稿,并进行修改与完善.第八学期16周准备毕业辩论.主 要 参 考 资 料教研室 意见签名：年 月日院系主管 领导意见签名：年 月日本科毕业设计论文开题报告2007 届学 院、系：专业：学生姓名：班级：学号指导教师姓名：职称2007年1月15日题目：6kVA应急电源用蓄电池充电装置设计1、结合课题任务情况,查阅文献

4、资料,撰写 15002000字左右的文献综述.随着电力电子技术突飞猛进,国民经济的进步和开展,社会对电力的需求及依赖 程度越来越高,特别是对那些重要、关键的电力负荷,一旦中断供电,往往会导致非 常严重的甚至灾难性的后果.同时,人们对突发事件的防范意识也越来越高,集中应 急供电系统或应急电源越来越受到人们的重视和需求,并在更多的相关场合成为必备 的集中应急供电系统.与原始的二路自切供电、油机等备用电源等应急供电方式相比, 采用蓄电池储能、通过电力电子变流技术取得交流电源的静止逆变式应急电源系统, 它具有许多独特的优势和极为广泛的实用性,是一种真正的有效的末端切换装置.蓄电池是一种可逆电池,当适当

5、的直流电源正极加到蓄电池正极上,而直流电源 的负极加到蓄电池的负极时,蓄电池处于充电状态,经过蓄电池内的化学变化将电能 变成化学能储存起来；当除掉蓄电池的外接直流电源之后,在蓄电池的两极之间加上 适宜的负载,蓄电池内的化学能会变成电能送给负载.因此,EPS常用蓄电池做储能元件.每个EPSS具有一个或一组蓄电池,甚至几组蓄电池并联使用.在电池串联数 目有限的情况下,必须有较大的输出电流水平.虽然蓄电池的品种很多,但适于作EPS 的蓄电池主要有三类：1价格廉价的HS型电池和适用于低温工作的 AHFS电池；2 适用于长放电时间要求的CS型电池；3小型密封线M型电池.一般铅酸蓄电池在充电过程中和终止时

6、,在电极上伴随着水的分解,生成的氢气 和氧气会慢慢消失在空气中.所以,对于一般铅酸蓄电池,每隔一定的时间必须对其 进行补水,以补充电解液中损失的水分,否那么电解液的浓度将大大超过规定值,使电 池失效.而小型密封式 M型电池使用了高氢过电位材料,采用阴极吸收式密封技术, 实现了 “水的分解到催化复合到水的自我蓄循环,使蓄电池在充电过程中少发生或 不发生分解和氧气析出,克服了普通蓄电池需要定期补水的缺点,到达了免维护的目 的.因此,这类蓄电池又称为免维护可充电池Maintenance-free RechargeableBattery.蓄电池容量规格中,一般给出了电池的额定电压V,安时数AH和放电时

7、间小时,HR.这里的含义是：该电池从额定电压以某电流开始放电,当放电 20HR 时,电池电压刚好降为电池的终止电压,由此测得总的安培小时数.当然, EPS的电 池容量越大,一般意味着输出功率越大,或允许逆变时间越长,究竟属于哪种情况, 那要看EPS电路是如何设计的.另外,对容量很小的蓄电池,用额定电压和毫安时效 mAH冰定义,放电时间往往省略.电池充电器经由变压器与市电隔离,对电池充电及提供逆变器电力,此电源需有 足够的容量,但又必需有一定限流装置电路来保护电池的寿命,一般而言,对已耗尽电力的电池进行充电,将花费其放电时间常数的 810倍才能回充至额定压的80%, 故标准型小容量在线式每放一次

8、电需 8小时以上的充电时间才能恢复电力.传统的EPS电源中采用模拟电路限制导致了诸如电路复杂、 调试难、元件易老化、 输出性能低等固有缺点.随着高性能EPSE制器的出现,EPS的全数字限制成为现实. 从技术角度上来说,DS啦术的使用可以提升EPS产品输出电压的稳定性和纯洁程度, 同时也提升了 EPS产品自身的可靠性.数字化的限制还可以提升 EPS的暂态、稳态响 应等众多性能,产品生产出来便于优化升级.DSP技术的优势在于具有良好的自我诊断功能,能迅速地排除故障,大幅度地减少零件的数量,从而大大降低因元器件而 造成的系统故障,提升其可靠性,并且运算限制更简单、准确、完美,同时DSPK术的引入也极

9、大地推动了并联技术的开展.采用数字限制的系统那么很容易实现与计算机 网络的通讯,可以通过网络对关键器件进行有效的监视,对已发生的故障有冗余举措 处理.随着高速、廉价的数字信号处理器 DSP勺出现,在线式EPW数字化的实现已 经成为可能.全数字化更易实现计算机的处理和限制,防止模拟信号传递的畸变、失 真,减少杂散信号的干扰,便于软件包的调试和遥控,也便于自诊断、容错等技术的 植入.由于将网络通讯和电源监控软件调控技术进行了完善的结合,全数字化在线式 EPSa成为EPS®展的一种趋势.2、选题依据、主要研究内容、研究思路及方案.(1)选题依据EPS应急电源是允许短时电源中断的应急电源装置

10、.作为消防应急电源系统,当 建筑物发生火灾时,为疏散照明和其它重要的一级供电负荷提供集中供电.在正常情 况时,由交流市电经过互投装置给重要负载供电,当交流市电断电后,互投装置将立 即切换至逆变器供电,供电时间由蓄电池的容量决定,当市电电压恢复时,应急电源 将恢复为市电供电.应急电源作为独立于电网之外的一种电源,为人们生产和生活安 全提供保证.因此,对做其做研究是很有必要的.(2)主要研究的内容充电器蓄电池限制电路(3)研究思路及其方案本设计主要包括三局部：充电器为使蓄电池组保持充足电的状态并能屡次反复循环使用,充电器与蓄电池组是 EP2可缺少的组合局部.因EPS通常工作于后备状态,不需在线运行

11、,市电正常时, EPS通过切换开关直接向负载供市电, 并由充电器对蓄电池充电.按GB17945-2000的 要求EPS的循环充电时间不大于24h,充电器的额定输出电流值一般为 C/20O因此充 电器的额定输出功率一般为EP瞬定功率的10%25%当后备时间需延长侧充电器功 率也相应增大,可以在规定的时间内完成蓄电池的再充电.EPS中的充电器一般采用智能恒流恒压二阶段充电方式或恒压限流的充电方式.充电器的好坏对蓄电池的容量及使用寿命影响较大,应保证最大充电电流不超过所配 用蓄电池的允许值,浮充电压满足配用蓄电池的推荐值,如具备温度补偿特性那么更佳, 防止快速充电.当然也有高端的采用其他充电方式,如

12、定时自动进行循环充电方式、 自动均充-浮充限制等,但在限制上略为复杂.市电正常时,EPS中的充电器通常还需要为限制系统供电.充电器应具备高可靠性和良好的自保护功能,应能适应较宽的输 入交流电压范围,以保证在各种恶劣供电环境中正常充电并为EPS的限制系统供电.因充电器功率较小,且多数时间内工作于轻载状态,其交流输入功率因数和谐波含量 等指标并不十分重要.EPS中的充电器通常采用高频开关电源技术实现,也有局部大 功率的EPS采用了晶闸管相控整流型充电器.蓄电池蓄电池是EPS应急供电时的能量来源,是影响 EPS可靠性的关键部件.目前 EPS 几乎均采用免维护阀控铅酸蓄电池,该电池技术成熟,价格较低,

13、使用、维护简单,成为UP4口 EPS的首选.在EPS中一般采用额定电压12V的蓄电池串联到达所需的额定直流电压,在较大 功率EPS系统中,为到达所需电池总容量,往往需要多组电池并联,例如 110kva的 EPS 90min标准配置需要4组110Ah蓄电池并联.而太多组例如 6组以上电池并 联使用,容易导致环流和充放电不均衡.而大功率EPS又必须要将多组电池进行串并联使用,由于采用先并联后串联的方式组成的蓄电池组,其可靠度将比先串联后并联 的方式要高.如果考虑到各单只电池的不均匀性,那么这种先并后用的连接方式对防 止出现两组电池偏流有利本设计将采用先将电池组的并联再串联方式.限制电路本设计限制电

14、路采用的是 TMS320LF2407DPS制主芯片,TMS320LF240是一种面 向限制的专用DSP芯片,充分利用其运算功能强大、算法先进、编程灵活等特点,符 合本EPS电源系统的要求.同时为了保证其能可靠运行,在限制电路中需要参加硬件 保护电路,具包括过压、过流保护.3.工作进度及具体安排.第七学期15周19周查阅文献资料,撰写开题报告.第八学期1周4周工厂实习,阅读义献资料,确定整体方第八学期5周7周确定蓄电池充电方式,设计蓄电池组.第八学期8周12周完成主电路与限制电路的具体设计.第八学期13周15周完成论文初稿,并进行修改与完善.第八学期16周准备毕业辩论.o'4.指导教师意

15、见.指导教师:说明：开题报告作为毕业设计论文辩论委员会对学生辩论资格审查的依据材料之一,此 报告应在导师指导下,由学生填写,将作为毕业设计论文成绩考查的重要依据,经导师审查 后签署意见生效.本科毕业设计论文进展情况记录毕业设计论文题目：6kVA应急电源用蓄电池充电装置设计班级： 学号： 学生： 指导教师： 时 间任务完成情况指导教师意见第七学期第周至第周指导教师签名：年月 日第八学期第周至第周指导教师签名：年月 日第八学期第周至第周指导教师签名： 年月日注：教师监督学生如实记录毕业设计论文过程中根据?课题任务书?拟定的进度与进展情 况以及毕业设计论文撰写过程中遇到的问题和困难,并签署意见.第八

16、学期第周至第 周指导教师签名：1 月 日第八学期第周至第周指导教师签名：1 月 日第八学期第周至第周指导教师签名：1年 月 日注：教师监督学生如实记录毕业设计论文过程中根据?课题任务书?拟定的进度与进展 情况以及毕业设计论文撰写过程中遇到的问题和困难,并签署意见.本科毕业设计论文中期报告填表日期：2007年5月15日院系班级学生姓名M题名称：6kVA应急电源用蓄电池充电装置设计课题主要任务:本课题主要任务是了解三相应急电源的意义与研究背景；学习理解三相应急电源的工作原理与结构组成；了解充电器蓄电池的特性和参数,并根据容量确定充电电池的数量与连接方式；4理解充电装置的作用,根据要求和容量确定适宜

17、的充电器拓扑结构；完成限制电路的设计.1、开题以来所做的具体工作和取得的进展或成果结合课题任务情况,通过各种途径查阅文献资料,对EPS应急电源有了更深的了解,并对电源设计的思想有了更深的熟悉 ,掌握了电池的特性和参数及电池组的设计方法.确定了主电路的拓扑 结构.2、下一步的主要研究任务,具体设想与安排在主电路的设计的根底上,进一步完善整个系统,完成限制电路的设计.3、存在的具体问题限制电路中一些器件的选型.4、指导教师对该生前期研究工作的评价指导教师签名:日期:学生姓名学号班 级专 业指导教师 姓名课题名称6kVA应急电源用蓄电池充电装置设计评语：包括以下方面,学习态度、工作量完成情况；检索和

18、利用文献水平、 计算机应用水平；学术水平或设计水平、综合运用知识水平和创新水平；是否同意参加辩论：是口 否口院系:毕业设计论文指导教师评阅表电气与信息工程学院指导教师评定成绩分值：指导教师签字：年 月日毕业设计论文评阅教师评阅表院、系：电气与信息工程学院学生姓名学 号班级专 业电子信息工程课题名称6kVA应急电源用蓄电池充电装置设计评语：对论文学术评语,包括选题意义；文献利用水平；所用资料可靠性；创新成果及写作规 范化和逻辑性针对课题内容给设叱作者提出 3个问题,作为辩论时参考.1.2.3.评分：是否同意参加辩论是口 否口评阅人签名：年 月日毕业设计论文辩论及最终成绩评定表院、系公章： 电气与信息工程学院学生姓名学号班级辩论 日期课题名称6kVA应急电源用蓄电池充电装置设计指导 教师成绩评定分值评定教师1教师2教师3教师4教师5小