铅酸蓄电池高效、快速、无损充电研究.pdfVIP

维普资讯 · 22 · 煤 矿 机 械 2004年第 5期 文章编号 ：1003—0794(2004)05．0022—04 铅酸蓄电池高效、快速、无损充电研究 周 莉 ．张 梅 (1．安徽理工大学 ，安徽 淮南 232001；2．中国矿业大学 北京校区，北京 100083) 摘 要 ：对铅酸蓄 电池 的电化学机理进行研究。在大量充放 电实验的基础上 ，提 出了基于变结 构模糊控制和神经 网络预测 的充电思想，应用智能功率模块 IPM 实现新型 Buck／Boost拓扑完成 向 蓄电池充 电和蓄电池去极化放 电。实验表明，采用新型控制策略 的充 电装置可使充 电效率提 高到 90％，充 电时间缩短到 1．5h以内，蓄电池 电解液的温升低，实现 了高效、快速、无损的充 电思想。 关键词 ：铅酸蓄电池；高效快速无损充 电；变结构模糊控制；智能功率模块 中图号 ：TM912 文献标识码 ：A 1 前言 决的主要 问题是蓄电池在充 电过程中存在的极化 问 自铅酸蓄电池问世 以来，由于技术条件的限制 ， 题 。 所采用 的充 电方法未能遵从 电池 内部 的物理化学规 以常规充 电为例 ，当电池充 电开始 ，电池电压的 律 ，存在着严重 的过充 电和析气等现象 ，充 电效率 升高主要是由电池 内部欧姆压降引起 的，其次是浓 低 。采用具有 良好 自学习能力和非线性逼近能力的 差极化。但到充 电至接近析气 电压时，浓差极化迅 模糊神经网络控制策略，使充 电过程始终在最佳状 速增大 ，欧姆压降和 电化学极化变化很小 ，此时浓差 态下进行 ，实现了高效、快速、无损的充 电过程。 极化对 电池 电压的升高就起决定性作用了。图 1表 2 铅酸蓄 电池的电化学基础 示常规充 电过程中消耗于极化的那一部分 电流与荷 理想的充 电方法是在充 电时能感应蓄电池接受 电状态之间的关系。 能力以便提供最大充 电电流 ，因而能实现高效 、快 3 充电方法分析 速、无损地对蓄电池充 电。为实现这一 目标 ，必须解 由前面分析可知：新型高效快速无损充 电方法 这里以阶跃信号作为输入 ，即煤质阻抗 由240 设计具有一定的参考价值 。 N／nun上 升到 300N／nun。由图3和 图 4中可 以看 参考文献 ： 出，在负载突然增加的情况下 ，2种控制方式下的调 [1]陈伯时 ．电力拖动 自动控制系统 [M]．北 京：机 械工业 出版社 ， 2001． 速系统均可以使速度很快地降下来，负载功率也随 [2]戴绍诚，等．高产高效综合机械化采煤技术与装备 [M]．北京：煤 之回到额定功率附近，但按 s形 曲线控制所得的系 炭工业 出版社 ，2001． 统响应特性要优于线性控制的系统响应 ，比如其超 [3]李发海，王岩．电机与拖动基础 (第二版)[M]．北京 清 华大学出 调量要小于线性控制时的超调量，振荡次数少，调整 版社 ，2000． 时间也短 ，即可 以使系统快速达到稳定 。 [4]张一丁，徐兵，等．变转速泵液压缸实验仿真分析 [J]．液压 与气