蓄电池智能充放电控制器设计

第七章充放电控制器7.1 充放电控制器的功能在独立运行的以风能、太阳能为主的可再生能源发电系统中，必须配备储能蓄电池，蓄电池起着储存和调节电能的作用。

当风力很大或日照充足而产生的电能过剩时，蓄电池将多余的电能储存起来；反之，当系统发电量不足或负载用电量大时，蓄电池向负载补充电能，并保持供电电压的稳定。

蓄电池，尤其是铅酸蓄电池，要求在充电和放电过程中加以控制，频繁的过充电和过放电都会影响蓄电池的使用寿命。

过充电会使蓄电池大量出气（电解水），造成水分散失和活性物质的脱落；过放电则容易加速栅板的腐蚀和不可逆硫酸化。

为了保护蓄电池不受过充电和过度放电的损害，则必须要有一套控制系统来防止蓄电池的过充电和过放电，称为充放电控制器。

控制器通过检测蓄电池的电压或荷电状态判断蓄电池是否已经达到过充点或过放点，并根据检测结果发出继续充、放电或终止充、放电的指令。

随着可再生能源发电系统容量的不断增加，设计者和用户对系统运行状态及运行方式的合理性的要求越来越高，系统的安全性也更加突出和重要。

因此，近年来设计者又赋予控制器具有更多的保护和监测功能，使早期的蓄电池充电控制器发展到今天比较复杂的系统控制器。

此外，控制器在控制原理和使用的元器件方面也有了很大发展和提高，目前先进的系统控制器已经使用了微处理器，实现了软件编程和智能控制。

可再生能源系统中充放电控制器的功能主要有：1)高压（HVD）断开和恢复功能：控制器应具有输入高压断开和恢复连接的功能。

2)欠电压（LVG）告警和恢复功能：当蓄电池电压降到欠电压告警点时，控制器应能自动发出声光告警信号；3)低压（LVD）断开和恢复功能：这种功能可防止蓄电池过放电。

通过一种继电器或电子开关连结负载，可在某给定低压点自动切断负载。

当电压升到安全运行范围时，负载将自动重新接入或要求手动重新接入。

这一功能也往往通过逆变器来实现，而充电控制器不包含这一功能；4)保护功能：防止任何负载短路的电路保护；防止充电控制器内部短路的电路保护；防止夜间蓄电池通过太阳电池组件反向放电保护；防止负载、太阳电池组件或蓄电池极性反接的电路保护；防止感应雷的线路防雷。

LCD数码、图形显示窗口接线端口太阳标志，表示白天和晚上光控启动点的状态；）择任一种方式；）蓄电池符号，内部条状图形表示充放电状态及当前容量百分比如果系统处于放电状态，则蓄电池的方式显示蓄电池处于放电状态；保险负载状态标志蓄电池状态充电控制方式参数及参数单位显示区负载控制方式标志闪烁，充电恢复后停止闪烁；直流输出符号；负载图标，表示负载状态及故障状态；常显，当允许输出为“开”状态时，显示负载状态；过载时，负载符号K4负载和闪电符号闪烁次短路保护动作，需用户检查负载线路，参数单位：LCD池容量，符号显示，充电符号“”闪烁，表示当前可以修改充电控制方号及充电符号“”闪烁时，按一下显示，恢复原控制方式，并返回到参量选择状态；在“SET”符号显示及太阳符号“符号闪烁，表示现在可以确认设置光启动电压，再按一下当出现太阳图形在天黑自动的启动负载输出，白天自动关闭输出。

太阳，表示光控+延时，控制器会自动检测光强弱，在天黑自动的启动负载输出，同时根据所选择的工作时长自动关闭负时钟无图形显示，表示手动控制；3.6时间调整操作：包括实时时间、延时时间和定时开关时间；●在负载控制为手动、光控模式下，只显示调整实时时间。

●在光控+延时模式下，可以调整实时时间和延时关闭小时数。

●定时模式下可以调整实时时间和定时开、关对应的小时、分钟数据，用户首次使用，默认的控制时间数据均为0，所以在首次连接使用时要设置相应的时间，之后，控制器按照最后一次的设置参数工作；1）在显示需要调整的时间时，按一下K3，“SET”符号及右下角的H:M 符号中的H闪烁，表示可以修改小时数据；2）通过K1/K2在0~23内调整数据；3）再按一下K3，保存小时数据并切换到修改分钟数据--“SET”符号及右下角的H:M符号中的M闪烁；4）通过K1/K2在0~59间调整数据；5）再次按K3保存修改数据，返回到选择状态—显示“SET”不闪烁；6）如果不保存更改，则按K4，返回到选择状态—显示“SET”不闪烁；3.7光控测试在浏览状态下，同时按下K1和K2键，放开后右侧太阳闪烁，控制器进入测试模式：光电池输入端加低于5V的电压，控制器开通输出光电池输入端加高于7V的电压，控制器关断输出如果符合上述现象，说明控制器光控功能正常，按K4键退出测试模式，返回浏览状态5安全及保护本控制器具有过压、过流、短路、反接等全保护功能，具有TVS防雷保护，并且过压、过流、短路保护在LCD上具有告警指示。

数字式铅酸蓄电池智能充电器的设计贾贵玺 戚艳 邵虹君 傅田晟天津大学电气与自动化工程学院，天津 300072电子邮箱：jiaguixi@Design of the Digital-controlled Intelligent VRLA Battery ChargerJia Gui-xi Qi Yan Shao-Hongjun Fu Tian-sheng Tianjin University,，Tianjin 300072， ChinaABATRACT ：In this paper, a intelligent charging system for VRLA battery is presented, we proposed the charging method which is the combination of three-section charging method with pulse charging method on the base of the analysis and summary of existing VRLA battery charging mode, this charging method effectively alleviate the polarization of VRLA batteries. A high-frequency switching power source with PFC function is used as charging power supply. MC56F8013 is the control coreof charging system, achieving data collection, pulse-driven, man-machine interface functions , and eventually realizing the intelligent charge of VRLA batteries.KEY WORDS ：VRLA ；digital-control ；MC56F8013；threesection hybrid charge摘要：本文介绍了一种针对阀控式密封铅酸蓄电池的智能充电系统，在分析和总结目前已有的铅酸蓄电池的充电方式的基础上，提出了三段式充电和脉冲充电相结合的充电方式，有效缓解了铅酸蓄电池的极化现象。

太阳能充放电控制器设计_课程设计太阳能充放电控制器设计摘要太阳能光伏发电现已成为新能源和可再生能源的重要组成部分，也被认为是当前世界最有发展前景的新能源技术。

目前太阳能光伏发电装置已广泛应用于通讯，交通，电力等各个方面，其核心部分就是充电控制器。

本设计针对目前市场上传统充电控制器对蓄电池的充放电控制不合理，同时保护也不够充分，使得蓄电池的寿命缩短这种情况，研究确定了一种基于单片机的太阳能充电控制器的方案。

在太阳能对蓄电池的充放电方式、控制器的功能要求和实际应用方面做了一定分析，完成了硬件电路设计和软件编制，实现了对蓄电池的高效率管理。

在总体方案的指导下，本设计使用低功耗、高性能，超强抗干扰的STC89C52单片机作为核心器件对整个电路进行控制。

系统硬件电路由太阳能电池充放电电路，电压采集和显示电路，单片机控制电路和RS232串口通信电路组成，主要实现对蓄电池电压的采集和显示。

软件部分依据PWM（Pulse Width Modulation）脉宽调制控制策略，编制程序使单片机输出PWM控制信号，通过控制光电耦合器通断进而控制MOSFET管开启和关闭，达到控制蓄电池充放电的目的，同时按照功能要求实现了对蓄电池过充、过放保护和短路保护。

实验表明，该控制器性能优良，可靠性高，可以时刻监视太阳能电池板和蓄电池状态，实现控制蓄电池最优充放电，达到延长蓄电池的使用寿命。

关键词：充电控制器；太阳能光伏发电； PWM脉宽调制；AbstractSolar photovoltaic power generation has become an important part of new energy and renewable energy, it is considered the current world's most promising new energy technologies. At present solar photovoltaic device has been widely used in communications, transport, electricity and other aspects, the core part is the charge controller.The conventional charge controller on the market today on the battery charge and discharge control is unreasonable, and its protection is also inadequate,whichs makes the battery life to shorten. To solve this problem, the design identifies a solar charge controller based on single chip solution. In the solar energy to battery charge and discharge means, the controller of the functional requirements and the practical application aspects ,making some analysis,completed the hardware circuit design and software development, to achieve the high efficiency of the battery management.Under the guidance of the overall program, the design uses low-power, high performance, super anti-jamming STC89C52 microcontroller as a core device to control the entire circuit. Hardware circuit consists of a solar battery charging and discharging circuit, voltage acquisition and display circuit, the MCU control circuit and RS232 serial communication circuit, the main achievement of the acquisition and display battery voltage. Software is based in part on PWM Pulse Width Modulation pulse widthmodulation control strategy, programming the microcontroller output PWM control signal, by controlling the photocoupler on-off the control MOSFET opening and closing, to control battery charging and discharging purposes, and in accordance with the functional requirements implemented the battery over charge, over discharge protection and short circuit protection. Experiments show that the controller performance, high reliability, can always monitor the state of solar panels and batteries to achieve optimal control of battery charge and discharge, to prolong battery life.Keywords: charge controller; solar photovoltaic; PWM pulse width modulation;目录1 绪论11.1 课题研究背景和意义 11.2 太阳能充放电控制器现状 21.3 设计主要任务 32 太阳能充电控制器的总体设计方案 42.1 太阳能路灯系统基本结构 42.2 充电控制器的控制策略 62.3 控制器的整体设计方案83 太阳能充电控制器的硬件电路设计103.1 系统层次原理图103.2 单片机最小系统113.2.1 STC89C52的简介113.2.2 单片机的最小系统及扩展电路133.3 充放电电路153.4光耦驱动电路163.5 A/D转换电路163.5.1 ADC0804的简介 173.5.2 ADC0804外围接线电路 183.6 LCD显示电路203.7 E2PROM数据存储电路213.8 串口通信电路 224 太阳能充电控制器的软件设计26 4.1 系统主程序设计264.2 电压采集转换模块274.3 显示模块284.4 数据存储模块 314.5 软件调试和仿真335 总结与展望365.1 设计总结365.1 展望37参考文献38致谢39附录Ⅰ源程序40附录Ⅱ硬件电路图541 绪论1.1 课题研究背景和意义能源资源是国民经济发展的重要基础之一，随着人民生活水平的不断提高和科学技术的迅速发展，能源的缺口增大，能源问题作为困扰人类长期稳定发展的一大因素摆在了人们面前。

铅酸蓄电池充放电原理及其现场应用摘要：本文探讨了铅酸蓄电池充放电原理及其现场应用，思考了原理的具体的内容，进而总结了如何更好的应用在现实的生活之中，提出了具体的措施，可供今后参考。

关键词：铅酸蓄电池，充放电，原理前言在应用铅酸蓄电池充放电原理的时候，要总结原理的各个方面，从而为我们今后的应用奠定基础，本文对于铅酸蓄电池充放电原理及其现场应用的具体的进行了分析。

1、阀控式密封铅酸蓄电池的初次充电与充电特性1.1蓄电池的初次充电过程初次充电的实质，就是使正极板的有效物质变成二氧化铅，负极板的有效物质变成铅棉的过程。

也就是使正、负极板进行充分的化学反应。

初次充电操作是否正确，对蓄电池的寿命以及投入运行后的电性能有极大的关系，如果初次充电的电流过大、中途停顿、电解液温度过高等，都会直接影响到极板上、参加化学反应的数量，同时也会使蓄电池的极板受到损坏，并影响投入运行后的容量和寿命。

1.2恒流充电特性充电开始时，两极板上立即有硫酸析出，有效物质细孔内的电解液密度骤增，蓄电池电动势很快上升，必须提高外加电压，才能保持恒定的电流充电。

充电中期，电动势增加缓慢，内电阻逐渐减小，故维持恒定电流，只需缓慢提高电压。

充电至未期，正负极板上的硫酸铅已大部分还原为二氧化铅和铅棉，此时充电电压约为2.3V。

如果继续充电，则使大量的水被电解，在正极板上释出氧气，负极板上释出氢气，吸附在极板表面的气泡使内电阻大大增加。

因此为了维持恒定的充电电流，必须急速提高外加电压到2.5～2.6V。

1.3恒压充电与限流恒压充电恒压充电是蓄电池运行时常用的充电方法，有些蓄电池的初充电也使用这种充电方法。

恒压充电的充电电压一般取每只为2.25～2.35V，比蓄电池的电动势高。

充电开始时电流较大，随着蓄电池电动势的升高，充电电流逐渐减小。

这种充电方法用于蓄电池初充电或深放电后再充电时，开始阶段的充电电流将大于合理值，但一般不超过允许值。

限流恒压充电，是对恒压充电的改进，但充电设备较复杂，要求有限流功能。

密级：科学技术学院NANCHANG UNIVERSITY COLLEGE OFSCIENCE AND TECHNOLOGY学士学位论文THESIS OF BACHELOR（2006 — 2010 年）题目 48V三段式电动车铅酸储电池智能控制充电器学科部：信息学科部专业：电子信息工程班级： 06级电子信息工程（3）班学号： 7020906134学生姓名：袁正华指导教师：王连英起讫日期： 2009年11月至2010年5月48V三段式电动车铅酸储电池智能控制充电器专业：电子信息工程学号：7020906134 姓名：袁正华指导教师：王连英摘要：本设计介绍了充电器对蓄电池充电的一般原理，从阀控蓄电池内部氧循环的设计理念出发，研究二段式和三段式充电方法对铅酸蓄电池寿命的影响。

针对蓄电池充电过程中出现的种种问题，提出对铅酸蓄电池实现三段式充电的智能充电器设计方案。

将整个设计方案分解成多个模块电路的设计，通过分析和计算获得每个模块中各个元器件的参数，最后将各个模块进行组合获得完整的电路。

而整个电路通过控制开关电源的脉冲频率和占空比，从而调节充电电流和电压，实现对蓄电池的分段式充电，这个方案不仅可实现对蓄电池的智能控制，同时可以减少析气，消除硫化，进行均衡充电，从而大大地延长了铅酸蓄电池的使用寿命。

关键词：铅酸蓄电池；三段式；智能；充电器Lead-acid battery electric car 3-step intelligentcontrol chargerAbstract：The design describes the charger to the battery charger of the general principles，from the internal oxygen cycle of valve-regulated battery design concepts starting to study 2-step and 3-step methods for lead-acid battery life implications。

小型风电系统蓄电池智能充电器的设计肖成;闫晓金【摘要】With an in-depth analysis of the conventional battery charging method and technical requirements of lead-acid battery in small wind power system, a three-stage intelligent charger oriented based onSG3525A was designed. Its main circuit was the push- pull isolation convert structure and the charge strategy was the three-stage approach of constant current, constant voltage and trickle charge to achieve the different stages of battery charging requirements. The experiment results showed that the charger could adapt to a wide range voltage of charging requests and achieve real-time monitoring charge state and status display besides protecting over-volt- age and over-current.%在深入分析了小型风力发电系统对蓄电池的充电要求和蓄电池常规充电方式的基础上，设计了基于ATmega16和SG3525A的四段式智能充电器，其主电路采用推挽隔离变换结构，充电策略采用激活、恒流、恒压、涓流的四段式充电方法，实现了蓄电池在不同阶段下的充电要求。

蓄电池与超级电容混合储能系统的控制策略一、概述在当今能源结构转型和电力系统智能化的大背景下，混合储能技术因其独特的优势引起了广泛的关注和研究。

蓄电池与超级电容器（Supercapacitor）构成的混合储能系统作为一种高效、灵活的能量存储解决方案，具有显著的应用潜力。

该系统结合了蓄电池的大能量密度特性和超级电容器的高功率密度及长寿命优势，在满足不同应用场景下对能量和功率需求方面展现出了卓越的性能。

蓄电池与超级电容混合储能系统的控制策略是决定其整体效能和使用寿命的关键因素。

合理的控制策略能够实现两种储能元件之间的优化协调工作，包括动态负荷分配、荷电状态管理、以及在充放电过程中的互补利用等。

通过精心设计的控制算法，能够在确保系统稳定运行的同时，最大程度地提升系统效率，延长整个储能系统的循环寿命，并有效应对电网波动、可再生能源出力不稳等问题，从而更好地服务于智能电网、新能源汽车、轨道交通等多个领域。

本章将重点介绍和探讨适用于蓄电池与超级电容混合储能系统的各类控制策略及其关键技术要点。

背景介绍：阐述混合储能系统在现代电力系统中的应用背景及其重要性。

在现代电力系统中，随着可再生能源的大规模并网以及负荷需求多样性和复杂性的增加，对电力系统的灵活性和稳定性提出了更高的要求。

蓄电池与超级电容混合储能系统作为一种新型高效的储能技术方案，逐渐成为解决这一挑战的关键手段之一。

混合储能系统结合了蓄电池和超级电容各自的优点，实现了优势互补：蓄电池具有较高的能量密度，适用于长时间的能量存储与稳定供电而超级电容则具备超高的功率密度及长寿命循环特性，尤其适合短时大功率充放电以及频率调节等应用场景。

在实际电力系统运行中，混合储能系统能够有效平抑可再生能源发电的波动性，提高电网的调峰填谷能力，增强电力系统的瞬态稳定性，并且可以作为备用电源保障关键负荷的不间断供电。

混合储能系统还可以参与电网辅助服务市场，如无功补偿、黑启动等，进一步提升电力系统的可靠性和经济性。

[优秀毕业设计精品]48V三段式电动车铅酸储电池智能控制充电器密级:学士学位论文THESIS OF BACHELOR(2006 — 2010 年)题目 48V三段式电动车铅酸储电池智能控制充电器(一)学科部: 信息学科部专业: 电子信息工程班级: 06级电子信息工程(3)班学号:学生姓名:指导教师:起讫日期: 2009年11月至2010年5月毕业设计任务书(工科及部分理科专业使用)题目: 48V三段式电动车铅酸储电池智能控制充电器(一)学科部: 信息学科部专业: 电子信息工程班级: 06级电子信息工程(3)班学号:学生姓名:起讫日期: 2009年11月至2010年1月指导教师: 职称: 教授学科部主任:审核日期: 2009年12月I说明1. 毕业设计任务书由指导教师填写，并经系或专业学科组审定，下达到学生。

2. 进度表由学生填写，每两周交指导教师签署审查意见，并作为毕业设计工作检查的主要依据。

3. 学生根据指导教师下达的任务书独立完成开题报告，1个月内提交给指导教师批阅。

4. 本任务书在毕业设计完成后，与论文一起交指导教师，作为论文评阅和毕业设计答辩的主要档案资料，是学士学位论文成册的主要内容之一。

II一、毕业设计的要求和内容(包括原始数据、技术要求、工作要求)1(任务:48V三段式电动车铅酸储电池智能控制充电器产品研发,2,,1,48V三段式电动车铅酸储电池智能控制充电器相关资料,电动车铅酸储电池及充电器的功能、技术指标、市场需求,搜集。

,2,48V三段式电动车铅酸储电池智能控制充电器设计方案比较,包括功能分析、技术指标、组成框图,。

,3,48V三段式电动车铅酸储电池智能控制充电器设计方案论证。

,4,48V三段式电动车铅酸储电池智能控制充电器的组成、工作原理及其实现方法。

,5,48V三段式电动车铅酸储电池智能控制充电器电原理图、相关参数计算及元器件的选取,电路的仿真及分析。

,6,48V三段式电动车铅酸储电池智能控制充电器安装、调试。

用AT89C52制作太阳能电池数显充放电控制器
 本文介绍太阳能电池对铅酸蓄电池充放电过程中，用单片机对充放电电压进行数据采集、数字控制等电路设计制作。

该电路具有结构简单、数字显示电压值和无触点充放电控制等功能。

 一、硬件电路.
 太阳能电池数显充放电控制器原理电路见附图所示。

该电路主要由单片机89C52与ADC0809模数转换器组成。

ADC0809具有①～⑤脚和（26）～（28）脚8路模拟输入端口，（23）～（25）脚地址线可决定对哪一路模拟输入作A/D转换。

（22）脚是地址锁存控制端，当输入高电平时，对地址信号进行锁存；（6）脚是测试控制端，当输入一个2μs宽的高电平脉冲时，就开始A/D转换；（7）脚是A/D转换结束标志控制端，当A/D转换结束时，（7）脚输出高电平；（9）脚是A/D转换数据输出允许控制端，当（9）脚为高电平时，A/D转换数据从端口输出；（10）脚是时钟输入端，在精度要求不高的条件下，可将单片机（30）脚直接接该端。

 单片机的P1、P3端口作三位数码管的显示控制，Po端口作A/D转换数据读入，P2.0～P2.5端口作A/D转换控制，P2.6和P2.7端口作输出信号控制。

R13、R19、R20、C6和ADC0809的IN0端口组成单路电压数据采集输。