功率充電器開發(fā)

1、智能電網(wǎng)領(lǐng)域推介項(xiàng)目資料一超級(jí)電容能量管理系統(tǒng)許多系統(tǒng)內(nèi)部有直流電源母線或儲(chǔ)能電池 . 當(dāng)負(fù)載短時(shí)間需要大量能量或負(fù)載瞬時(shí)向電源回饋能量時(shí) ,會(huì)引起電源母線電壓波動(dòng) , 影響系統(tǒng)性能 , 且儲(chǔ)能電池的頻繁充放電將明顯縮短電池的使用壽命 . 常見的此類系統(tǒng)有 :風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)光伏系統(tǒng)電動(dòng)巴士 , 純電動(dòng)汽車 , 混合動(dòng)力汽車 , 電動(dòng)摩托及電動(dòng)自行車帶有變頻器調(diào)速的垂直升降系統(tǒng)如吊車 , 升降機(jī)和各類電梯 .超級(jí)電容器也叫做電化學(xué)電容器， 它性能穩(wěn)定，比容量為傳統(tǒng)電容器的 20200 倍，比功率一般大于 1 000 W/ kg，循環(huán)壽命大于 105 次，可存儲(chǔ)的能量比傳統(tǒng)電容要高得多，并且充電快速

2、。由于它們的使用壽命非常長(zhǎng)，可被應(yīng)用于終端產(chǎn)品的整個(gè)生命周期。 當(dāng)高能量電池和 / 或燃料電池與超級(jí)電容器技術(shù)相結(jié)合時(shí)，可實(shí)現(xiàn)高比功率、高比能量特性和長(zhǎng)的工作壽命。 近年來，由于大功率超級(jí)電容器在電動(dòng)車、太陽能裝置、 重型機(jī)械等領(lǐng)域所表現(xiàn)出的朝陽產(chǎn)業(yè)趨勢(shì)，許多發(fā)達(dá)國(guó)家都已把超級(jí)電容器項(xiàng)目作為國(guó)家重點(diǎn)研究和開發(fā)項(xiàng)目.工作原理 :將超級(jí)電容用作電源的輔助儲(chǔ)能元件 , 通過 DC/DC 變換器將超級(jí)電容和電源連起來 (如圖 ).通過控制DC/DC 變換器 , 既可實(shí)現(xiàn)電源向超級(jí)電容充電進(jìn)行儲(chǔ)能,也可實(shí)現(xiàn)超級(jí)電容的電能向電源饋送. 能量管理系統(tǒng)的控制單元對(duì)電源電壓及其負(fù)載的工作狀況進(jìn)行監(jiān)測(cè), 當(dāng)電源電

3、壓由于供電電壓降低或者由于突加負(fù)載(比如電動(dòng)汽車加速 , 爬坡等 )而下降時(shí) , 控制DC/DC 變換器將超級(jí)電容所儲(chǔ)存的電能向電源母線饋送, 使電源電壓恢復(fù)正常 . 當(dāng)電源電壓由于供電電壓上升或者由于負(fù)載電機(jī)進(jìn)入發(fā)電狀態(tài) (比如電動(dòng)汽車減速 , 下坡等 )而上升時(shí) , 控制 DC/DC 變換器將超級(jí)電容所儲(chǔ)存的電能向電源母線饋送, 使電源電壓恢復(fù)正常 .電源母線超級(jí)電容系統(tǒng)狀態(tài)檢測(cè)與控制DC/DC變換器電池組該能量管理系統(tǒng)帶來的益處在于下面幾個(gè)方面:1. 將系統(tǒng)富余能量存入超級(jí)電容 , 提高效率 .2. 協(xié)助系統(tǒng)穩(wěn)定電源電壓 , 有利于提高系統(tǒng)性能 .3. 減少系統(tǒng)儲(chǔ)能電池的充放電次數(shù) ,

4、提高電池使用壽命 .4. 協(xié)助儲(chǔ)能電池工作 , 因而儲(chǔ)能電池的容量可降低 .由于儲(chǔ)能電池往往在系統(tǒng)成本中占相當(dāng)部分, 上面后兩點(diǎn)使該能量管理系統(tǒng)在經(jīng)濟(jì)上具有現(xiàn)實(shí)意義, 產(chǎn)品化后市場(chǎng)廣闊 , 同時(shí)又符合節(jié)能, 低碳和環(huán)保要求 , 易受政策扶持 .研究和開發(fā)工作包含以下幾個(gè)方面:1. 均壓電路 . 超級(jí)電容實(shí)際上是由若干個(gè)低壓低容量超級(jí)電容串并聯(lián)組成 . 為確保安全 , 這些單體電容在充電放電過程中它們的電壓要盡量保持一致 .2. DC/DC 功率變換器 .3. 負(fù)載辨識(shí)及超級(jí)電容充放電系統(tǒng)建模 .4. 系統(tǒng)狀態(tài)檢測(cè)與充放電控制軟硬件 .電弧故障斷路器AFCI/AFDD/AFCB電弧故障斷路器將極

5、大提高我國(guó)用電安全 保護(hù)人民生命及財(cái)產(chǎn)免受電氣火災(zāi)災(zāi)難！ AFCI 技術(shù)是一項(xiàng)最新的電路保護(hù)技術(shù)，其主要作用是為了防止一些由錯(cuò)誤電弧而引起的火災(zāi)。 能及時(shí)切斷負(fù)載供電線路中產(chǎn)生短路、過載、電弧及漏電故障電源。這些危險(xiǎn)的電弧可能發(fā)生在家庭用的布線上、 插頭和插座連接時(shí)、 以及家用電器內(nèi)部的線束上或電器的電源線上等。 引發(fā)錯(cuò)誤電弧主要原因是電線絕緣層的磨損或不良的電氣連接。美國(guó)消費(fèi)品安全協(xié)會(huì)（ CPSC）和美國(guó)國(guó)家消防協(xié)會(huì)的眾多資料顯示， 由電弧導(dǎo)致的危險(xiǎn)事件包括了火災(zāi)以及由此引起的死亡。 AFCI 技術(shù)可以感應(yīng)到由錯(cuò)誤電弧引起的電流中不正常的現(xiàn)象。由于許多正常工作中的瞬時(shí)現(xiàn)象或在實(shí)際運(yùn)行過程中都

6、會(huì)產(chǎn)生一些 “好的 ”電弧 ( 如：觸頭連續(xù)性的斷開和閉合，或馬達(dá)起動(dòng)瞬間)，因此， AFCI 技術(shù)必需能夠區(qū)別 “好的 ”電弧和 “壞的 ”電弧 , 這樣才不會(huì)導(dǎo)致失誤或誤動(dòng)作。 有時(shí)許多負(fù)載運(yùn)行時(shí)的電流信號(hào)也很容易被誤認(rèn)為是錯(cuò)誤電弧，事實(shí)上它們是正常的電流波行（如調(diào)光器開關(guān)）。因此，除了能分辨出 “好的 ”電弧和 “壞的 ”電弧外， AFCI 技術(shù)還需要能夠在正常和非正常情況下迅速、 有效地提供保護(hù)， 同時(shí)防止誤動(dòng)作的發(fā)生。大功率無線充電裝置研制無線能量傳輸， 一個(gè)新興發(fā)展起來的領(lǐng)域。 相對(duì)其它能量形式如熱能和機(jī)械能等 , 電能的最大優(yōu)勢(shì)就在于它便于傳輸 , 只需用導(dǎo)線將電源和用電負(fù)載連接

7、起來即可。雖然在理論上磁能和電能可以轉(zhuǎn)化 , 但由于受到技術(shù)和器件的限制 , 過去在實(shí)際上通過磁場(chǎng)來實(shí)現(xiàn)無線能量傳輸是難以行得通的。 近年來因電力電子器件和相關(guān)應(yīng)用技術(shù)的發(fā)展 , 使無線能量傳輸在技術(shù)上和應(yīng)用產(chǎn)品化上都成為可能。大功率無接觸輸電系統(tǒng)的推廣應(yīng)用瓶頸在于其效率低、 體積大和成本高。目前關(guān)于這方面的研究主要集中在變換器和漏磁補(bǔ)償技術(shù)， 而對(duì)電磁感應(yīng)耦合中的工作頻率、 傳輸距離、負(fù)載阻抗與傳送功率間的關(guān)系尚不明確。深入定量地研究該系統(tǒng)在感應(yīng)耦合中各個(gè)因素對(duì)能量傳輸?shù)挠绊?，?duì)于提高無接觸輸電系統(tǒng)與裝置的效率和功率密度以及進(jìn)一步提升功率傳輸水平具有重要意義。 本項(xiàng)目將在理論分析該類系統(tǒng)的變

8、換器和電磁耦合電路和磁路的基礎(chǔ)上， 把接收側(cè)電路、 負(fù)載以及傳輸距離等參數(shù)等效地折算到發(fā)射側(cè)電路中進(jìn)行綜合分析， 應(yīng)用理論分析、仿真計(jì)算和實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證等方法， 研究這些參數(shù)映射到發(fā)射側(cè)對(duì)原電路等效阻抗的影響， 通過控制工作頻率調(diào)節(jié)諧振回路阻抗， 經(jīng)過合理阻抗匹配后使感應(yīng)耦合系統(tǒng)的傳輸功率達(dá)到最大。 基于最大功率傳輸原則探討該類系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法并研制樣機(jī)。本項(xiàng)目的研究成果將補(bǔ)充和完善松散耦合功率傳遞理論，為開發(fā)效率高、 體積小的無接觸輸電系統(tǒng)提供合理方案。電動(dòng)汽車大功率充電器開發(fā)電動(dòng)汽車 (EV) 具有零排放 ,無污染的優(yōu)點(diǎn) , 代表汽車行業(yè)未來的發(fā)展方向 . 大功率電池充電技術(shù)是 EV 開發(fā)的關(guān)鍵技

9、術(shù)之一 . 采用高頻開關(guān)電源技術(shù)的充電器與傳統(tǒng)的線性電源充電器相比有效率高和功率密度高的特點(diǎn) , 且適合多種輸入電壓等級(jí) . 本項(xiàng)目由政府創(chuàng)新科技基金資助 , 開發(fā) 3KW 的 車用鉛酸電池充電器 . 輸入電壓為 220V/50HZ, 輸出最高電壓為 60V, 輸出最高電流為 50A. 該功率充電器在技術(shù)上有以下特點(diǎn) :1. 應(yīng)用零開關(guān)技術(shù) , 減少開關(guān)損耗 . 整機(jī)效率高 , 體積小 .2. 應(yīng)用集成磁策略 , 將充電器主要部件集成于一體 , 提高功率密度 .3. 通過諧振方法限制電磁輻射 , 并減少機(jī)內(nèi)無功 .4. 應(yīng)用逆變相移控制技術(shù) , 獲得很寬的調(diào)功范圍 .5. 根據(jù)電池工況采用多種充電方式 , 包括恒電流充電 , 恒電壓充電 , 浮充和涓流充電等 .LDiodeIGBTBatt