功率充電器開發(fā)

1、智能電網領域推介項目資料一超級電容能量管理系統(tǒng)許多系統(tǒng)內部有直流電源母線或儲能電池 . 當負載短時間需要大量能量或負載瞬時向電源回饋能量時 ,會引起電源母線電壓波動 , 影響系統(tǒng)性能 , 且儲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 :風力發(fā)電系統(tǒng)光伏系統(tǒng)電動巴士 , 純電動汽車 , 混合動力汽車 , 電動摩托及電動自行車帶有變頻器調速的垂直升降系統(tǒng)如吊車 , 升降機和各類電梯 .超級電容器也叫做電化學電容器， 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，可被應用于終端產品的整個生命周期。 當高能量電池和 / 或燃料電池與超級電容器技術相結合時，可實現高比功率、高比能量特性和長的工作壽命。 近年來，由于大功率超級電容器在電動車、太陽能裝置、 重型機械等領域所表現出的朝陽產業(yè)趨勢，許多發(fā)達國家都已把超級電容器項目作為國家重點研究和開發(fā)項目.工作原理 :將超級電容用作電源的輔助儲能元件 , 通過 DC/DC 變換器將超級電容和電源連起來 (如圖 ).通過控制DC/DC 變換器 , 既可實現電源向超級電容充電進行儲能,也可實現超級電容的電能向電源饋送. 能量管理系統(tǒng)的控制單元對電源電壓及其負載的工作狀況進行監(jiān)測, 當電源電

3、壓由于供電電壓降低或者由于突加負載(比如電動汽車加速 , 爬坡等 )而下降時 , 控制DC/DC 變換器將超級電容所儲存的電能向電源母線饋送, 使電源電壓恢復正常 . 當電源電壓由于供電電壓上升或者由于負載電機進入發(fā)電狀態(tài) (比如電動汽車減速 , 下坡等 )而上升時 , 控制 DC/DC 變換器將超級電容所儲存的電能向電源母線饋送, 使電源電壓恢復正常 .電源母線超級電容系統(tǒng)狀態(tài)檢測與控制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方面:1. 將系統(tǒng)富余能量存入超級電容 , 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)儲能電池的充放電次數 ,

4、提高電池使用壽命 .4. 協(xié)助儲能電池工作 , 因而儲能電池的容量可降低 .由于儲能電池往往在系統(tǒng)成本中占相當部分, 上面后兩點使該能量管理系統(tǒng)在經濟上具有現實意義, 產品化后市場廣闊 , 同時又符合節(jié)能, 低碳和環(huán)保要求 , 易受政策扶持 .研究和開發(fā)工作包含以下幾個方面:1. 均壓電路 . 超級電容實際上是由若干個低壓低容量超級電容串并聯組成 . 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. 負載辨識及超級電容充放電系統(tǒng)建模 .4. 系統(tǒng)狀態(tài)檢測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、大提高我國用電安全 保護人民生命及財產免受電氣火災災難！ AFCI 技術是一項最新的電路保護技術，其主要作用是為了防止一些由錯誤電弧而引起的火災。 能及時切斷負載供電線路中產生短路、過載、電弧及漏電故障電源。這些危險的電弧可能發(fā)生在家庭用的布線上、 插頭和插座連接時、 以及家用電器內部的線束上或電器的電源線上等。 引發(fā)錯誤電弧主要原因是電線絕緣層的磨損或不良的電氣連接。美國消費品安全協(xié)會（ CPSC）和美國國家消防協(xié)會的眾多資料顯示， 由電弧導致的危險事件包括了火災以及由此引起的死亡。 AFCI 技術可以感應到由錯誤電弧引起的電流中不正常的現象。由于許多正常工作中的瞬時現象或在實際運行過程中都

6、會產生一些 “好的 ”電弧 ( 如：觸頭連續(xù)性的斷開和閉合，或馬達起動瞬間)，因此， AFCI 技術必需能夠區(qū)別 “好的 ”電弧和 “壞的 ”電弧 , 這樣才不會導致失誤或誤動作。 有時許多負載運行時的電流信號也很容易被誤認為是錯誤電弧，事實上它們是正常的電流波行（如調光器開關）。因此，除了能分辨出 “好的 ”電弧和 “壞的 ”電弧外， AFCI 技術還需要能夠在正常和非正常情況下迅速、 有效地提供保護， 同時防止誤動作的發(fā)生。大功率無線充電裝置研制無線能量傳輸， 一個新興發(fā)展起來的領域。 相對其它能量形式如熱能和機械能等 , 電能的最大優(yōu)勢就在于它便于傳輸 , 只需用導線將電源和用電負載連接

7、起來即可。雖然在理論上磁能和電能可以轉化 , 但由于受到技術和器件的限制 , 過去在實際上通過磁場來實現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應用技術的發(fā)展 , 使無線能量傳輸在技術上和應用產品化上都成為可能。大功率無接觸輸電系統(tǒng)的推廣應用瓶頸在于其效率低、 體積大和成本高。目前關于這方面的研究主要集中在變換器和漏磁補償技術， 而對電磁感應耦合中的工作頻率、 傳輸距離、負載阻抗與傳送功率間的關系尚不明確。深入定量地研究該系統(tǒng)在感應耦合中各個因素對能量傳輸的影響，對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一步提升功率傳輸水平具有重要意義。 本項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上， 把接收側電路、 負載以及傳輸距離等參數等效地折算到發(fā)射側電路中進行綜合分析， 應用理論分析、仿真計算和實驗驗證等方法， 研究這些參數映射到發(fā)射側對原電路等效阻抗的影響， 通過控制工作頻率調節(jié)諧振回路阻抗， 經過合理阻抗匹配后使感應耦合系統(tǒng)的傳輸功率達到最大。 基于最大功率傳輸原則探討該類系統(tǒng)的設計方法并研制樣機。本項目的研究成果將補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。電動汽車大功率充電器開發(fā)電動汽車 (EV) 具有零排放 ,無污染的優(yōu)點 , 代表汽車行業(yè)未來的發(fā)展方向 . 大功率電池充電技術是 EV 開發(fā)的關鍵技

9、術之一 . 采用高頻開關電源技術的充電器與傳統(tǒng)的線性電源充電器相比有效率高和功率密度高的特點 , 且適合多種輸入電壓等級 . 本項目由政府創(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上有以下特點 :1. 應用零開關技術 , 減少開關損耗 . 整機效率高 , 體積小 .2. 應用集成磁策略 , 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 , 并減少機內無功 .4. 應用逆變相移控制技術 , 獲得很寬的調功范圍 .5. 根據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