Předkládaná diplomová práce řeší návrh a realizaci funkčního prototypu jednofázového spínaného napájecího zdroje kombinovaného s řízenou odporovou zátěží pro potřeby testování lithiových baterií a systémů bateriového managementu. V první části je proveden rozbor možné topologie, následuje návrh a realizace hardwaru, přičemž je řešen procesorem řízený korektor účiníku, dvojčinný měnič s plným tranzistorovým můstkem a dvoukvadrantový měnič. Pomocný zdroj je realizován jako analogově řízený jednočinný blokující měnič. Součástí práce je také návrh a realizace firmwaru zařízení. V závěru práce je provedeno ověření návrhu měřením funkčního prototypu, který je zastavěn v základní mechanické konstrukci.
Annotation in English
This diploma thesis is focused on design and physical realization of single-phase switching mode power supply combined with load bank for purpose of testing lithium-based batteries and battery management systems. The first part contains analysis of prospective topology, which hardware design of this device is based on. It mainly covers topics of power factor corrector, full-bridge converter, load bank and two-quadrant converter controlled by digital processor. Support power supply is realized as analogue controlled flyback convertor. The thesis also incorporates design and implementation of firmware for this device. The last part is focused on verification of the design based on measurements on realized prototype, which is built into the simple mechanical construction.
Switching mode power supply, BMS, battery management, Li-Ion, active PFC filter, two-quadrant converter, load bank, impulse transformer, flyback, full-bridge, software architecture
Length of the covering note
98 s., 32 s., (131 992 znaků)
Language
CZ
Annotation
Předkládaná diplomová práce řeší návrh a realizaci funkčního prototypu jednofázového spínaného napájecího zdroje kombinovaného s řízenou odporovou zátěží pro potřeby testování lithiových baterií a systémů bateriového managementu. V první části je proveden rozbor možné topologie, následuje návrh a realizace hardwaru, přičemž je řešen procesorem řízený korektor účiníku, dvojčinný měnič s plným tranzistorovým můstkem a dvoukvadrantový měnič. Pomocný zdroj je realizován jako analogově řízený jednočinný blokující měnič. Součástí práce je také návrh a realizace firmwaru zařízení. V závěru práce je provedeno ověření návrhu měřením funkčního prototypu, který je zastavěn v základní mechanické konstrukci.
Annotation in English
This diploma thesis is focused on design and physical realization of single-phase switching mode power supply combined with load bank for purpose of testing lithium-based batteries and battery management systems. The first part contains analysis of prospective topology, which hardware design of this device is based on. It mainly covers topics of power factor corrector, full-bridge converter, load bank and two-quadrant converter controlled by digital processor. Support power supply is realized as analogue controlled flyback convertor. The thesis also incorporates design and implementation of firmware for this device. The last part is focused on verification of the design based on measurements on realized prototype, which is built into the simple mechanical construction.
Switching mode power supply, BMS, battery management, Li-Ion, active PFC filter, two-quadrant converter, load bank, impulse transformer, flyback, full-bridge, software architecture
Research Plan
Navrhněte a zkonstruujte dvoukvadrantový síťový spínaný zdroj primárně určený pro testování BMS systémů. Napájení je jednofázové 230 V/50 Hz. Maximální výkon výstupu omezen na 1000 W, maximální napětí +60 V, maximální proud 40 A. Záporný výkon bude mařen na odporové zátěži. U zdroje je předpokládáno použití aktivní kompenzace účiníku. Řízení zdroje bude procesorové s možností připojení PC přes USB - virtuální sériový port. Komunikace s obsluhou je předpokládána prostřednictvím programu Hyperterminál nebo Putty.
Proveďte rešerši možných řešení, navrhněte koncepci zdroje a popište základní principy použité topologie.
Navrhněte konkrétní obvodové zapojení a realizujte jej.
Navrhněte a naprogramujte firmware zdroje. Odlaďte na zhotoveném prototypu.
Změřte dynamické a statické parametry zdroje jako jsou například účiník, účinnost, zvlnění výstupního napětí, odezvy výstupního napětí na skokovou změnu zátěže.
Jako volitelný úkol naprogramujte (např. v jazyce C#) jednoduchou obslužnou aplikaci pro PC s možností zobrazit a nastavit provozní parametry zdroje.
Diplomová práce je zadávána ve spolupráci se společností MBtech Bohemia s.r.o. V průběhu vyhotovování práce jsou vyhrazeny minoritní změny zadání nebo vznesení konkrétních požadavků na některá použitá řešení.
Research Plan
Navrhněte a zkonstruujte dvoukvadrantový síťový spínaný zdroj primárně určený pro testování BMS systémů. Napájení je jednofázové 230 V/50 Hz. Maximální výkon výstupu omezen na 1000 W, maximální napětí +60 V, maximální proud 40 A. Záporný výkon bude mařen na odporové zátěži. U zdroje je předpokládáno použití aktivní kompenzace účiníku. Řízení zdroje bude procesorové s možností připojení PC přes USB - virtuální sériový port. Komunikace s obsluhou je předpokládána prostřednictvím programu Hyperterminál nebo Putty.
Proveďte rešerši možných řešení, navrhněte koncepci zdroje a popište základní principy použité topologie.
Navrhněte konkrétní obvodové zapojení a realizujte jej.
Navrhněte a naprogramujte firmware zdroje. Odlaďte na zhotoveném prototypu.
Změřte dynamické a statické parametry zdroje jako jsou například účiník, účinnost, zvlnění výstupního napětí, odezvy výstupního napětí na skokovou změnu zátěže.
Jako volitelný úkol naprogramujte (např. v jazyce C#) jednoduchou obslužnou aplikaci pro PC s možností zobrazit a nastavit provozní parametry zdroje.
Diplomová práce je zadávána ve spolupráci se společností MBtech Bohemia s.r.o. V průběhu vyhotovování práce jsou vyhrazeny minoritní změny zadání nebo vznesení konkrétních požadavků na některá použitá řešení.
Recommended resources
Student si vhodnou literaturu vyhledá v dostupných pramenech podle doporučení vedoucího práce.
Recommended resources
Student si vhodnou literaturu vyhledá v dostupných pramenech podle doporučení vedoucího práce.
