充电器的控制与保护策略 - 大容量航空蓄电池充电器的研制

　　航空蓄电池充电器的控制原理框图如图4所示。芯片SG3525产生的两路 PWM波经过光耦隔离以后，被送入IR2130从而驱动开关管工作，由于充电器的负载为电压时刻变化的航空蓄电池，因此在控制电路中还采用了电压电流双闭环控制、过流及过温保护电路，从而能保证充电器高效、可靠的完成整个充电过程。

　　图4 充电器控制原理框图

　　该充电器的工作过程可以简单的描述为：当充电器检测到蓄电池两端的电压低于某一定值电压(第一定值)时，充电器开始工作并进入恒流充电状态，此时由外部的电压传感器和电流传感器采集来的电压、电流信号传送到控制电路进行电压、电流双闭环调节，保持充电电流恒定;当充电电压达到另一定值(第二定值)电压时，蓄电池充电器进入涓流充电状态，当蓄电池充电器检测到蓄电池两端电压不再发生明显变化时，充电过程结束。

　　5 软件设计

　　单片机系统以AD公司的数据采集系统芯片ADuC812为核心，采用单片机C语言进行编程，该芯片以8951为内核，集成了高精度的多通道ADC和 DAC，具有在线可编程功能，该系统的主要功能是通过人机接口(按键，LED显示)来设置对蓄电池的充电电流的大小，用采集到的电流和电压值与设定值进行数字式PID调节，以控制D/A输出，并在充电的过程中实时显示蓄电池电压、电流值和充电时间。

　　软件设计的流程图如图5所示，在恒流充电阶段，电压传感器产生的电压信号、电流传感器产生的电压信号传送到单片机以后，单片机产生2V的D/A信号给调理电路，在检测到蓄电池两端电压达到第二定值时，充电器进入涓流充电阶段，单片机电路产生较小的D/A值，使蓄电池以较小的电流充电(涓流充电)，当检测到蓄电池电压不再上升(或者发生明显的变化)时，单片机电路给出关断充电器信号，蓄电池充电过程结束。

　　图5 充电器的软件流程图

　　6 试验结果

　　图6 蓄电池充电过程示意图

　　使用该蓄电池充电器对某型号航空蓄电池进行了充电试验，最大充电电流限制为30A，温度限制值定为350C。蓄电池的初始电压为20V，充电开始时，充电器以20A的电流对蓄电池持续充电约58分钟，然后以较小的电流3A对蓄电池进行涓流充电，直至蓄电池电压上升到32.45V时，蓄电池两端的电压不再发生明显的上升现象，此时充电器停止充电，历时150分钟，充电过程曲线示意图如图6所示。

　　7 结论

　　本文提出了一种镉镍航空蓄电池充电器的设计方案和控制原理，精确实现了恒流充电和涓流充电功能，该充电器实现了输出与电网的高频电气隔离，充电效率高，使用方便，工作稳定，有效地缩短了充电时间，提高了充电质量，便于现场应用，满足航空蓄电池的使用要求，现已经装备使用，效果良好。