蓄电池分级恒流充电电源设计方案蓄电池分级恒流充电电源设计方案
根据蓄电池分级恒流充电的要求，本文给出一种基于DSP、变参数积分分离PI控制的新型蓄电池恒流充电电源
的设计方案。介绍了电源的系统结构、工作原理、控制策略及软件设计。目前该电源已投入工程使用，可对碱
性或酸性蓄电池进行恒流循环和补充充电。
中心议题：中心议题：
蓄电池分级恒流蓄电池分级恒流
蓄电池分级恒流充电电源软件设计蓄电池分级恒流充电电源软件设计
解决方案：解决方案：
基于基于DSP、变参数积分分离、变参数积分分离PI 控制控制
根据蓄电池分级恒流充电的要求，本文给出一种基于DSP、变参数积分分离PI 控制的新型蓄电池恒流充电电源的设计方案。
介绍了电源的系统结构、工作原理、控制策略及软件设计。目前该电源已投入工程使用。
1 引引 言言
蓄电池正常充电时，比较好的充电方法是分级定流方式，即在充电初期用较大的恒定电流，充到一定时间或蓄电池达到一定电
压后，改用较小的恒定电流充电。同时蓄电池恒流充电电源不同于普通的直流电源，它的工作负载范围非常宽，其输出电压可
能从近似为零变到额定值。因此，在较宽的负载范围内保证蓄电池充电阶段的平滑过渡，以及不同阶段时的恒流特性是蓄电池
恒流充电电源的设计难点。这里设计的基于DSP 变参数积分分离PI 调节的两级恒流充电电源可方便地解决这一难题。
2 蓄电池分级恒流充电电源系统结构及工作原理蓄电池分级恒流充电电源系统结构及工作原理
图1 示出蓄电池恒流充电电源的结构框图。该电源可对蓄电池进行两级恒流充电，两阶段的充电终止条件可分为充电时间原
则、充电电压原则或时间/ 电压混合原则，并可自动完成两阶段电流转换、充电原则转换和相应充电参数值的调整。
装置主电路的工作原理是首先对380 V 输入交流市电进行EMI 滤波，采用带十二相自耦变压器的不控整流电路将交流电变换为
直流电，从而有效地减少了输入级AC/ DC 变换产生的谐波含量，提高了功率因数，降低了输入变压器的容量。利用全桥高频
逆变电路将直流电逆变为高频双极性PWM波，经高频脉冲变压器降压，双半波整流和输出滤波后，最终输出恒定的直流电流
对蓄电池负载充电。
图1 恒流充电装置结构框图
控制系统由DSP 及其外围电路组成，主要完成对输出电压、电流信号的检测、采样和计算；对外部控制指令的接收和处理；
对恒流充电的控制；对驱动信号的产生；对显示数据的发送及整机的控制等功能。DSP 控制芯片采用美国TI 公司生产的数字
信号处理器TMS320F240 ,其具有丰富的片内集成外设，大大减少了DSP 的外围元器件。此外，因其高速信号处理和数字控制
功能使它特别适用于需要进行复杂算法的控制系统。
3 蓄电池分级恒流充电电源控制策略蓄电池分级恒流充电电源控制策略
PI 控制器以其结构简单、控制稳态精度高等特点，广泛应用于控制领域。传统数字PI 调节器的数学模型为：
其增量表达式为：
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