农业机器人智能充电系统设计

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1、农业机器人智能充电系统设计　　中图分类号：TN86?34；TP242.3文献标识码：A：1004?373X（2016）15?0112?03　　Abstract：Aimingatthechargingsituationofagriculturalrobot，theintelligentchargingsystemforagriculturalrobotbasedonPIC16F887andUCC3895，theUCC3895isusedtorealizethephase?shiftingcontrolofthefull?bridgeconverterandsof

2、tsemanagementofthechargingprocess.Andthenthechargingdataisdisplayedinrealtimeandtransmittedtotheupperputerforconservation.Theexperimentalresultsshohastheadvantagesofperfectfunction，stableperformance，fastchargingspeed，andloption.　　Keyents公司生产的专用P移相全桥变换器新型控制芯片。该芯片在UCC3875的基础上增加了P软关断能力

3、与自适应死区设置功能，能够适应负载变化时不同准谐振条件下的软开关要求。UCC3895采用低功耗的BICMOS工艺，其工作频率、效率、可靠性得到大幅度提高。通过连接不同的外围电路，使其电压工作模式和电流工作模式可以进行切换，并且软启动/软停止可按要求进行调节。　　UCC3895主要功能是实现闭环控制。母线电流经检测和变换后送至UCC3895的CS端，如果母线电流增大，CS电压升高形成斜波信号，该信号与UCC3895的CT引脚产生的锯齿信号比较后送UCC3895进行计算，输出可改变占空比的滞后臂驱动信号。如果母线电流瞬间增大，使CS引脚的电压超过2.5V，UCC3

4、895就会关断P输出。从而防止过流烧毁IGBT器件。　　UCC3895还内置了可以调节P输出占空比的误差放大器EA，它在UCC3895上有3个端口：EAP端?pEAN端和EAOUT端。当EAOUT端输出小于500mV时，UCC3895停止P输出，当EAOUT端输出大于600mV时，恢复P占空比调节功能。在本设计中，误差放大器EAN和EAOUT接成跟随电路，将充电电压、电流信号经检测和变换后送至UCC3895误差放大器EAP端，当充电电压或电流大于给定值时，EAP电压减小，导致EAOUT电压下降，UCC3895自动增加超前臂和滞后臂驱动信号的相位差。UCC389

5、5控制框图如图3所示。　　2.2.3单片机控制电路设计　　本文选用美国微芯科技公司生产的PIC16F887单片机作为充电系统控制芯片[8?9]。PIC16F887自带A/D转换功能，将检测电路采集的充电电压、电流和温度转换成数字量，通过程序控制IGBT驱动信号的占空比，并把数据进行显示的同时传给PC机进行存储。将采集的母线电流、电压信号变换成数字量，通过程序完成主电路的过压、欠压和过流保护。　　2.3通信接口电路设计　　由于单片机与上位机的接口电平不同，因此通信电路采用RS232总线技术和美信MAX232转换芯片，既实现了20m左右的异步通信，又实现了充电过程

6、中蓄电池的充电电压、电流和温度等信息的保存。上位机与下位机通信RS232接口电路如图4所示。　　3系统软件设计　　3.1单片机控制程序设计　　充电系统以硬件电路为基础[10]，通过程序控制完成了预充电、大电流恒流充电、恒压充电、小电流恒流充电和涓流充电五个充电阶段，充电程序控制流程如图5所示。　　3.2人机交互界面软件设计　　充电系统上位机人机交互界面以VC作为开发工具。通过模块化划分管理，设置了登陆、电池充电状态、充电数据、打印记录等菜单。用户可以清晰地掌握蓄电池的充电状态、充电电压、充电电流、温度等信息。　　4试验结果分析　　通过不断的计算和调试，使电路参

7、数设计达到了最优。图6和图7表明轻载时超前臂和滞后臂的IGBT都实现了ZVS，大大降低了充电电路的功率损耗，提高了充电效率。　　5结论　　本文设计了农业机器人充电系统的主电路和控制电路，编写了相关控制程序，实现了五阶段智能充电。系统硬件设计采用UCC3895和PIC16F887对全桥变换器进行移相控制，实现了IGBT模块的ZVS，大大降低了功率损耗。实验证明，此充电系统结构简单，充电快速，充电效率高，功能完善，具有广阔的应用前景。