[发明专利]一种机车蓄电池状态监测与智能控制系统

说明书

本发明公开的一种机车蓄电池状态监测与智能控制系统，基于32位AVR UC3微控制器为核心和PWM整流逆变技术，由反激式开关电源与AVR微控制器单元组成，反激式开关电源将交流输入的交流电转换为低压直流电为蓄电池充电，AVR微控制器单元采用PWM脉宽调制技术对蓄电池充、放电过程进行统一管理，实现数据采集与处理、蓄电池充放电控制与反接保护电路以及场效应管栅极驱动的功能；通过对蓄电池充电过程中电压、电流温度的变化进行采集、分析、处理，合理控制蓄电池的工作进程，从而保证和提高了蓄电池的循环使用寿命，该系统实时性能良好，运行可靠，为蓄电池维护和管理提供了良好的解决方案。

技术领域

本发明涉及机车蓄电池技术领域，特别涉及一种机车蓄电池状态监测与智能控制系统。

背景技术

随着冶金行业去产能化进程的推进，冶金行业厂矿的铁路运输部门使用的机车功能越来越复杂，可靠性及可用性要求不断增高，其中机车用蓄电池组是铁路机车的关键性部件之一，传统的蓄电池充放电装置大部分采用可控硅整流，这是一种非线性负荷，会产生频率为工频频率的整数倍的谐波。谐波危害十分严重，它会大大降低电能的生产、传输和利用效率，使电气设备过热、产生振动和噪声，绝缘老化，缩短使用寿命，甚至发生故障或烧毁。此外，在传统的蓄电池产品出厂老化试验过程中和电池使用维护时，大多使用功率电阻、水电阻等能耗型负载充当被试电池产品的负载。这些能耗型负载虽然工作原理简单，价格比较低，但在使用中存在老化试验过程中能量消耗大，测试条件设定调节繁琐，测试数据不准确，测试结果分析时间长等缺点。传统的蓄电池充放电控制装置大部分采用比较低端的控制芯片，如51系列单片机，功能单一，速度慢，在数据处理上具有先天的劣势，在上下位机的系统中，其所支持的通信方式无法满足高速采集系统的要求。但随着随着冶金行业去产能化进程的推进，钢铁企业提高劳动生产效率的要求不断增大，并且伴随着嵌入式技术的发展和数据处理能力的不断提升，对蓄电池充放电控制装置的要求越来越高。因此，需要一种技术方案解决现有问题的不足。

发明内容

为了克服现有技术的不足，本发明提供一种机车蓄电池状态监测与智能控制系统，基于32位AVR UC3微控制器为核心和PWM整流逆变技术，通过对蓄电池工作过程中电压和电流的变化进行分析，合理控制蓄电池的充电进程，为蓄电池维护和管理提供了良好的解决方案。

为了达到上述目的，本发明采用以下技术方案实现：

一种机车蓄电池状态监测与智能控制系统，由反激式开关电源与AVR微控制器单元组成，所述反激式开关电源包括交流输入、EMI滤波、AC/DC变换、高频变压器DC/DC变换、直流输出、TL431+LTV817环路补偿、电流模式控制器UC3843、开关功率MOS管，所述AVR微控制器单元包括充电控制电路PMOS管、蓄电池、放电控制电路NMOS管、直流负载、端电压检测、温度检测、充电电流检测、32位AVR UC3微控制器、放电电流检测、按键输入、状态显示、报警提示、CAN数据通信、PWM驱动器；

所述交流输入、EMI滤波、AC/DC变换、高频变压器DC/DC变换、直流输出、充电控制电路PMOS管、蓄电池、放电控制电路NMOS管、直流负载顺次电性连接，所述直流输出、TL431+LTV817环路补偿、电流模式控制器UC3843、开关功率MOS管、高频变压器DC/DC变换顺次电性连接，所述蓄电池分别与端电压检测、温度检测、充电电流检测、放电电流检测电性连接，所述32位AVR UC3微控制器分别与端电压检测、温度检测、充电电流检测、放电电流检测、按键输入、状态显示、报警提示、CAN数据通信、PWM驱动器电性连接，所述PWM驱动器分别与充电控制电路PMOS管、放电控制电路NMOS管电性连接。

所述反激式开关电源将交流输入的交流电转换为低压直流电为蓄电池充电，其具体设计指标如下：工频交流输入AC 220(1±20％)V；直流输出18V/10A和10V/0.6；开关频率fS＝65kHz，输出功率Pout＝180W，工作效率η≥85％，最大占空比Dmax＝0.45，电流连续型工作模式CCM；