排爆机器人智能充电系统研制

摘要

随着科学技术的不断发展,各种高新技术武器装备不断列装部队。智能排爆机器人就是其中之一,用它代替人工进行危险弹药处理,不仅避免了人工伤亡,而且降低了弹药处理的难度,提高了工作效率,对提高我军弹药处废能力具有重大的意义。
　　排爆机器人的动力一般由车载蓄电池供应,充电机作为车载蓄电池的配套产品,其性能的优劣直接关系到蓄电池的寿命和效率,是制约排爆机器人发展的一个重大瓶颈。传统的直流电源体积和重量大、效率低、输出可调范围窄、适应性差,难以满足大功率军用电源小型高效稳定等要求。因此研制大功率、智能化、高效率、适应强的新型充电电源势在必行。本文针对国内某型排爆机器人,研制了一台110V/100A输出的工程样机。
　　本文首先介绍了当前常见的几款直流充电电源,分析了其充电方法,确定了本课题充电方案。接着阐述了高频软开关技术的优缺点,并对ZVS型全桥变换器主电路拓扑结构和基本工作原理进行了详细的剖析。结合所需电源参数,设计了主电路拓扑,并完成了关键器件的选型。确定了系统控制策略,围绕UCC3895移相全桥控制芯片设计了控制电路,实现了电压、电流双闭环控制。以PIC16F887单片机为核心控制芯片,设计了硬件电路和软件控制,实现了对充电机的保护、智能化充电以及液晶显示等功能。
　　最后分析了工程样机的实验结果,并对试验中存在的问题进行了深入的思考。

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第一章 绪 论

1.1 课题的背景和意义

1.2 国内外充电机研究现状

1.3 本课题的主要内容和论文结构

1.4 本章小结

第二章 ZVS移相全桥直流变换器基本原理

2.1 基本型 PWM全桥变换器的工作原理

2.2 软开关技术概述

2.3 ZVS型移相全桥变换器

2.4 本章小结

第三章 充电机主电路的设计

3.1 输入滤波电容设计

3.2 整流二极管的选型

3.3 主变压器的设计

3.4 IGBT的选型

3.5 隔直电容的选取

3.6 吸收电路的设计

3.7 高频滤波电感的设计

3.8 输出滤波电容的设计

3.9 本章小节

第四章 充电机控制电路的设计

4.1 单片机控制系统研究

4.2 充电机检测电路设计

4.3 充电机保护电路设计

4.4 控制电路辅助电源设计

4.5 UCC3895控制电路

4.6 IGBT的驱动电路

4.7 外部显示电路

4.8 本章小节

第五章 实验样机的实现和结果测试

5.1 实验样机简介

5.2 驱动波形

5.3 峰值电流控制模式

5.4 移相控制模式

5.5 控制电路的调试

5.6 试验样机主电路的实测波形

5.7 实验样机程序设计

5.8 充电试验结果

5.9 本章小节

第六章 总结和展望

6.1 对本项目的总结

6.2 对下一步工作的展望

参考文献

攻读硕士期间发表的论文