数字化智能充电控制系统设计研究

杨帆

摘要：本文在分析中国和国外快速充电技术发展的基础上，结合生活和生产需要，研制了一种智能数字充电系统，所有电池规格均可充电。

首先介绍了系统的工作原理，讨论了充电原理和负载控制技术，并对电池负载控制和电压控制提出了广泛的建议。其次，详细讨论系统的硬件设计和实现，控制开关将着重于调整性能因数的技术和两个晶体管的正引擎的实现，设计并实现了一个数字化管理系统，讨论了电磁兼容系统，最后介绍了系统的软件设计，并介绍了牵引力控制系统开发的实际压碎情况，采用数字滤波和滑块算法对系统进行了精确检测，系统与数字电池之间的信息传输是通过SMBus的丢失来实现的。通过一系列的实验，可以说该系统在加载过程中是有效可靠的，能够适应恶劣的环境，系统运行良好，满足用户的需求。

关键词：模糊算法;滑动窗口算法;模糊控制器;双管正电路

1 绪 论

1.1课题研究的目的和意义

电源技术是所有电气设备的基础技术。其水平直接影响到所有的电力性能，电力性能参数应包括性能参数、应力参数、声学参数和载荷參数。性能和可靠性指标，如体积，同样的参数可以得到重量、强度和噪声，因此，性能优良的系统不仅要满足特性参数的要求，还要对具体指标提出要求。

通信设备电源系统存在以下技术问题：故障率高，维护困难，经常影响正常进行;同一电池在我国的合理性低，充电器适应能力不足，培训不足，大容量、大容 量、低性能不符合现代设备的要求;没有新一代“数字电池”充电功能。

鉴于这些缺点，用户多年来一直在寻找新的高性能系统，以满足国防工业和专业部门的需要。

2 总体方案设计

根据我们的要求，充电系统不仅可以为锂离子电池、镍镉电池和银电池充电，还可以直接为电视台供电，并具有特殊的保护功能，还可以识别数字电池，例如，锂离子充电为7.2v/2ah，如果25.2v/4ah将不同规格的所有功能组合在一起，则26个充电器有不同的工作模式，其中一些必须由控制面板打开，有些必须适应和转换，面板必须显示电源、充电和断电后故障类型的不同信息。

一般的开关网络电源，首先修正输入220V的交流电流，用滤波器电容器决定约300V的直流电源，进行直流转换。因为PFC增加了直升飞机的开关电路，电源的容许输入电压范围通常达到90-270v，提高了电源的适应性，同时因为直升飞机的电路有稳定压力的功能，所以直流的输出电压稳定，随后的直流电路的控制有助于提高精度和效率。

3 系统的硬件电路设计

传统的切换网络的电源有着致命的弱点。功率因数低，通常为0.45-0.75，其无效成分基本溶解度高，其中第三次谐波的振幅约为95%，第五次谐波的振幅为基本宽度的70%。应该实际使用，那个无效成分的宽度是基本宽度的70%左右。第七次谐波的振幅约为基本振幅的45%，上振动对电网有害。此外，电力设备的输入端子的功率因数也有所下降，关于架空振动造成的损害，自1992年以来，国际上通过了限制架空振动的立法，以前的开关网络的电力供给也被列入了限制名单。

在一般的交换网络电源中，首先修正输入的220V的交流电，根据滤波器容量决定约300V的直流功率并进行直流转换，利用滤波器容量使输出电压平滑，但是电流成为不连续的脉冲，所以该电源功率因数较低谐波多，输电网污染大，入口端的小波动引起出口大混乱。直流输出的直流电压发生了很大变化，变化量在后期传递，影响了输出电压，PWM控制器接收到采样电路的信号后，调整了脉冲宽度输出，当时PWM控制器的反应明显落后。输出产生大的峰值干扰，修正后加入PFC电路，使输入流波形正弦波与电压波形同步，提高输入功率率，降低输入谐波功率，降低对电力网的电源干扰，满足当前的谐波限值。

一般情况下，在导通期间，变压器在一个方向上产生的磁电流通过一个管，该管在变压器磁场中储存能量并产生反馈能量，当变压器停止工作时，这是二极管产生的一种对比磁力，请回到电源线上。二极管D线、Q、Q上的电压，当反馈电压被限制为vs.值时，反馈电压几乎等于原始正向电压，因此存储能量的反馈时间几乎等于关闭前的开启时间。为了可靠性，一次的时间也不到50%Q和Q的时候关闭时，二次开发电压反转，直流二极管DS OFF，用L6根线的光连接到连续电路的话，L两端电压成为负载钳位电压v，连续流量逐渐减少。

4 系统软件设计

本部分将介绍数字智能充电系统的软件设计。首先，介绍软件的整体设计。SMBus的通信程序和系统采用的软件抗干扰对策。

根据输入的信息，主程序决定具体的动作状态，启动子程序。主程序的流程如下：系统启动初始化后，程序首先读取x 5043的E 2 PROM的参数，向程序中不同的控制量分配值。然后进入待机模式，等待键盘输入。程序输入后，根据输入信息进入各自的动作状态，调用子程序。程序在运行中总是接收各种测试值，并根据测试值调整动工作状态。

智能充电的核心科技是模糊控制器，它的设计需要解决以下几方面的问题：选取模糊控制器的结构、精确量模糊化、模糊控制器的算法设计和模糊量精确化。

设计模糊控制器时，不需要针对被控制过程建立正确的数学模型，需要在控制规则中记述模糊模型，制作模糊模型的方法有很多。模糊论证的综合法等，如果在人工控制过程中可以直接利用操作者的控制能力处理模糊信息，则可以吸收人脑在复杂的被控制对象识别和评价中的特性，利用模糊数量的关系系统的清晰化。模糊控制装置的设计过程被简化，并且使用该方法构建了充电系统的模糊控制装置。

锂电池具有恒定电流和恒定压力电流。恒定电流充电时，持续识别电池端电压。当电池电压达到饱和电压时，恒定电流充电状态结束，自动转换为恒定电流充电状态，恒定电流充电时，系统不断识别充电电流。锂离子电池的内部电阻随着充电过程的增加而增大，充电时的电流也会增加。当发现充电电流降低到恒定电流充电的1/10时，假设电池已充电，进入充电状态，用单处理器的充电计时器计时。充电。电池最长充电时间后仍处于一定电流或电压放电状态时，充电器处于浮充的保存状态。同样，充电时电池温度超过45（176℃）时，充电器处于充电状态，之后的两种控制方法可以保证锂电池的安全充电。这种复杂的控制方法已经被反复测试以确认其控制方法是安全的而且可靠。

5 实验结果和数据分析

基于设计要求确定数字智能充电系统的技术方案，主动输入功率率校正提高输入功率率，主开关取代双正开关。控制面板以XC 164微处理器为中心，设计了安全可靠的银镉、导电氢和锂离子电池壳的快速充电系统。

数字化智能充电系统的研究工作主要是遵循以下两个思路进行：

确保高可靠性、高功能充电电源的计划：本论文详细研究了主动功率因数修正（APFC）技术，在分析了双管正激励电路的特征后，设计了高功率率、高可靠性的充电电源。为实现充电性能提供良好的基础。

通过对蓄电池充电特性的分析，提出了一种智能充电方法，是保证商品质量的关键因素之一，在前人充电理论的基础上，改进了不清晰信息的处理和不清晰负载的控制。该系统以XC64微处理器为核心，对不同型号、多标准电池进行智能充电控制，通过SMBus微处理器和数字电池提高了系统的智能性，并处于宏处理器的前沿，代表了系统的先进性。系统将滑动窗口技术应用于信号检测，解决充电过程中的负增量识别问题，将模糊控制技术应用于充电控制，实现充电过程的优化调整，多应用于先进技术，增加了系统的稳定性。

参考文献：

[1] 周志敏，周纪海.开关电源实用技术与设计，北京：人民邮电出版社，2019.

[2] 杨恢先，黄恢先.单片机原理及应用[M].北京：人民邮电出版社，2016.

[3] 王鸿麟、景占荣、通信基础电源，西安：西安电子科技大学出版社，2018.

（作者单位：河北科技学院）