电力电子技术课程设计报告。
一种电动自行车蓄电池充电器的设计。
指导教师： 苏玉刚。
学生： 钟国君。
学号： 20095065
专业： 自动化。
班级： 2009 级 1 班。
设计日期： 2011.12.26—2011.12.30
重庆大学自动化学院。
2024年12月。
课程设计指导教师评定成绩表。
指导教师评定成绩：
指导教师签名年月日。
自动化学院2009级自动化专业。
电力电子技术课程设计任务书。
一、课程设计的教学目的和任务。
电力电子技术是研究利用电力电子器件、电路理论和控制技术，实现对电能的控制、变换和传输的科学，其在电力、工业、交通、通信、航空航天等很多领域具有广泛的应用。电力电子技术不但本身是一项高新技术，而且还是其它多项高新技术发展的基础。因此，提高学生的电力电子领域综合设计和综合应用能力是教学计划中必不可少的重要一环。
通过电力电子技术的课程设计达到以下几个目的：
1、培养学生文献检索的能力，特别是如何利用intel网检索需要的文献资料。
2、培养学生综合分析问题、发现问题和解决问题的能力。
3、培养学生运用知识的能力和工程设计的能力。
4、提高学生的电力电子装置分析和设计能力。
5、提高学生课程设计报告撰写水平。
二、课程设计的基本要求。
1. 教师确定方向，在教师的指导下，学生自立题目。
注意事项： 所立题目必须是某一电力电子装置或电路的设计，题目难度和工作量要适应在一周内完成，题目要结合工程实际。学生也可以选择规定题目方向外的其他电力电子装置设计，如开关电源、镇流器、ups电源等，但不允许选择其他班题目方向的内容设计（复合变换除外）。
通过图书馆和intel网广泛检索和阅读自己要设计的题目方向的文献资料，确定适应自己的课程设计题目。自立题目后，首先要明确自己课程设计的设计内容。要给出所要设计装置（或电路）的主要技术数据（如输入技术数据，输出技术数据，装置容量的大小以及装置要具有哪些功能）。
如：直流电动机调压调速可控整流电源设计。
主要技术数据。
输入交流电源：
三相380v10% f=50hz
直流输出电压：
0~220v
50~220v范围内，直流输出电流额定值100a
直流输出电流连续的最小值为10a
设计内容：整流电路的选择。
整流变压器额定参数的计算。
晶闸管电流、电压额定的选择。
平波电抗器电感值的计算。
保护电路的设计。
触发电路的设计。
画出完整的主电路原理图和控制电路原理图。
列出主电路和控制电路所用元器件的明细表。
2. 在整个设计中要注意培养灵活运用所学的电力电子技术知识和创造性的思维方式以及创造能力。要求具体电路方案的选择必须有论证说明，要说明其有哪些特点。
具体电路元器件的选择应有计算和说明。课程设计从确定方案到整个系统的设计，必须在检索、阅读及分析研究大量的相关文献的基础上，经过刨析、提炼，设计出所要求的电路（或装置）。课程设计中要不断提出问题，并给出这些问题的解决方法和自己的研究体会。
（注意：所确定的主电路方案如果没有论证说明，成绩不能得优；设计报告最后给出设计中所查阅的参考文献最少不能少于5篇，且文中有引注，否则也不能得优）。
3. 在整个设计中要注意培养独立分析和独立解决问题的能力。要求学生在教师的指导下，独力完成所设计的系统主电路和控制电路等详细的设计（包括计算和器件选型），严禁抄袭。
4. 课题设计的主要内容是主电路的设计，主电路的分析说明，主电路元器件的计算和选型，以及控制电路设计。
5. 课题设计报告要求图表规范，文字通顺，逻辑性强。
6. 课题设计报告字数要求为左右。（a4纸打印8页左右）
三、课程设计的工作计划。
课程设计时间5天。第1天上午，指导教师向学生讲授课程设计的目的、任务、设计方法和注意事项。第1天下午和第2天学生到图书馆和intel网上按照指导教师的要求查找所需要的文献，并在阅读分析中确定自己的研究题目、技术数据和设计内容，交指导教师审阅。
第3天学生的主要任务是确定方案。第4天和第5天，学生的任务是综合所学知识，进行主电路和控制电路的设计，撰写课程设计报告。
四、各班的题目方向。
1班题目方向：相控整流技术或斩波技术的工程应用。
2班题目方向：交流调压或变频技术的工程应用。
目录。1 引言 1
2 电源设计的基本要求 1
2.1 主要技术数据 1
2.2 其他设计要求 1
3 充电器电路方案和设计 2
3.1 充电器电路选择 2
3.2 充电工作原理 3
3.3 放电工作原理 3
3.4 单相桥式整流（不可控）工作原理 4
4 充电器的参数计算 5
4.1 电流可逆双象限变换器参数设计 5
4.2 电源变换电路参数设计 5
5 控制电路设计 6
5.1 充电工作方式 6
5.2 放电工作方式 6
6 课程设计总结 7
6.1 课程设计小结 7
6.1 课程设计体会 7
参考文献 8
附录 81 引言。
随着中国乃至国际对清洁能源的重视，电动车市场将会迎来蓬勃发展的春天，而电动自行车作为广大消费者追捧的代步交通工具，正在进入普通老百姓的家庭。电动车技术的研发必定将引领市场潮流。随着电动车的增多，相关的配套仪器也应发展改进，如电动车电池充电器。
目前电动车装备的蓄电池主要有铅酸和镍碱两种类型，铅酸蓄电池一般采用恒压（充电时电源电压恒定）限流充电方式， 镍碱蓄容量大，使用寿命长、维护简单、能承受大电流放点而不损坏，但是活性物质导电性能差、**较高[ 1 ]。传统的蓄电池充电器采用可控硅整流器， 利用其可逆运行特性实现电池的充放电， 但其体积重量大， 动态响应特性差[ 2 ] 同时因可控硅整流电路为电压可逆， 充放电工作转换时电池要改变电极连接， 使用不方便。现在一般采用高频开关型整流器为蓄电池充电[ 3 ] 普通的开关型整流器不能可逆运行， 需要另外的放电器。
为满足各类型电动车的蓄电池维护要求，我想研制一款通用型电动车蓄电池充电器。该充电器将充电和放电结合由一套功率和控制电路实现， 简化了系统结构， 使用方便，该充电器还具有输出与电网高频电气隔离。
2电源设计的基本要求。
2.1主要技术数据。
输入：单相交流电电压220v（10%），三相交流电电压380v（±10 %）频率f=50hz
输出：输出电流 12a ,输出电压 36v。
输出功率范围80w-432w(最大功率在空载时取得)
2.2 其他设计要求。
系统参数设计时， 最重要的问题是注意两个变换器的参数匹配， 应先根据充放电要求设计电流可逆变换器， 再设计电源变换器。
3充电器电路方案和设计。
3.1充电器电路选择。
为满足蓄电池的使用维护要求， 该充电器应具备充电和放电两种功能， 兼顾传统使用惯例， 为铅酸蓄电池充电时采用恒压限流方式， 为碱性电池充电时先自动恒流放电， 然后恒流定时充电， 结合电动车蓄电池的状态，该充电器的输出电流最大为2.5a，充电器的输入既可为单相交流电，也可为三相交流电。
传统的开关型高频可逆整流电路有两种方案：(1) 由二个全桥变换器构成，可实现高频隔离，但电路结构复杂； (2) 采用三相或单相spwm整流器，电路较简单，但不能实现高频隔离，不能单相输入、三相输入通用。如图 1 所示为本文提出的通用型充电器的功率电路结构图。
由电源变换器和电流可逆双象限变换器两部分组成。 根据不同的要求， 控制3个开关管 q1 , q2 , q3 的开通和关断， 可使变换器工作于充电和放电两种工作方式。本设计选用电路用最省的器件完成了设计要求，有良好的经济可行性。
电源变换器如图1 中虚线框所示， 采用半桥电路， 结构简单， 功率管为场效应管， 在充电时输入接触器ki 闭合， 交流电整流后再经半桥逆变、高频隔离和整流， 转换为直流电供给后级电路。放电时ki断开， 电源变换器不工作。图1 中实线框内为电流可逆双象限变换器。
图1 充电器电路。
3.2 充电工作原理。
充电时，q1 断开， 电源变换器输出的直流电由降压斩波器调整为恒定电流给电池充电(见图2)。
图2 充电工作示意图。
3.3 放电工作原理。
放电时，q1 闭合， 升压变换器将电池能量以恒流放电方式消耗在放电电阻上 (见图3)。
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