基于模糊控制算法的充电装置及充电控制方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种基于模糊控制算法的充电装置及充电控制方法。其中，该充电装置包括：DC/DC变换模块组，DC/DC变换模块组包括多个并联的DC/DC变换模块；储能电容模块；电压检测模块；主控模块，与上位机进行交互，且主控模块上设置有模糊控制器。本发明专利技术的基于模糊控制算法的充电装置及充电控制方法，采用多个并联的DC/DC变换模块为储能电容模块充电，并可采用对储能电容模块进行先恒流后恒压的充电模式，提高了该充电装置的充电速度和精度；通过模糊控制器计算从恒流充电模式切换至恒压充电模式的切换电压，保证系统在合理的切换电压下进行切换；在恒压充电模式下，采用平均电流法使每个DC/DC变换模块的输出电流基本相同，保证了该充电装置的稳定性和使用寿命。

Charging Device and Charging Control Method Based on Fuzzy Control Algorithms

The invention discloses a charging device based on a fuzzy control algorithm and a charging control method. Among them, the charging device includes: DC/DC conversion module group, DC/DC conversion module group includes several parallel DC/DC conversion modules; energy storage capacitor module; voltage detection module; main control module, which interacts with the host computer, and the main control module is equipped with a fuzzy controller. The charging device and charging control method based on the fuzzy control algorithm of the invention adopt several parallel DC/DC conversion modules to charge the energy storage capacitor module, and adopt the charging mode of constant current first and constant voltage later to improve the charging speed and accuracy of the charging device; switch from constant current charging mode to constant voltage charging mode through the calculation of the fuzzy controller. The switching voltage ensures the switching of the system under a reasonable switching voltage. Under the constant voltage charging mode, the average current method is used to make the output current of each DC/DC conversion module basically the same, which ensures the stability and service life of the charging device.

【技术实现步骤摘要】
基于模糊控制算法的充电装置及充电控制方法
本专利技术涉及地球物理勘探设备领域，具体而言，涉及一种基于模糊控制算法的充电装置及充电控制方法。
技术介绍
核磁共振地下水探测技术(MagneticResonanceSounding，MRS)是一种基于核磁共振原理的非入侵式地下水直接探测技术，被广泛应用在0至150m深度地下水探测中。核磁共振探水系统进行地下水探测时，首先通过DC/DC变换模块向储能电容模块充电，再由储能电容模块向发射装置提供发射时所需的能量，而发射装置作为核磁共振探水系统的核心设备之一，因此储能电容模块的电压精度对探测效果及反演结果影响较大。另外，一次探测包括充电、发射和采集三个过程，由于发射与采集的所需时间极短，故而总探测时间主要由充电时间决定。因此，储能电容模块的充电速度、充电精度严重影响到探测的效率和效果。相关技术中公开了一种基于网络的核磁共振探水仪的恒流充放电电源装置，该电源装置采用恒流充电模块为储能电容恒流充电，达到充电设置的电压后停止充电。然而，上述技术存在以下缺陷：(1)由于关断时电流较大且关断动作时间长，因此容易产生过充现象，进而导致充电精度低；(2)充电结束时，大电流瞬间关断会产生尖峰脉冲损伤器件，使得该电源装置的使用寿命大大降低。相关技术中公开了一种基于阵列逆变充电的核磁共振探水发射装置及工作方法，该发射装置采用多个中、小型功率阵列电源对电容组进行充电，提高了对储能电容组充电的速度。但是，阵列式充电方法充电电流大，过充现象更加严重。上述相关技术中的核磁共振探水系统的储能装置都存在充电精度低、过充现象严重的问题。因此，需设计一种既能解决充电速度慢又能兼顾充电精度和稳定性的储能电容充电方案。
技术实现思路
本专利技术旨在至少解决现有技术或相关技术中存在的技术问题之一。为此，本专利技术的第一目的在于提出一种用于核磁共振探水系统的基于模糊控制算法的充电装置。本专利技术的第二目的在于提出一种核磁共振探水系统。本专利技术的第三目的在于提出一种适用于所述基于模糊控制算法的充电装置的充电控制方法。为了实现上述目的，本专利技术的第一方面的技术方案，提供了一种基于模糊控制算法的充电装置，用于核磁共振探水系统，所述核磁共振探水系统包括发射装置，所述充电装置包括：DC/DC变换模块组，所述DC/DC变换模块组包括多个并联的DC/DC变换模块，每个所述DC/DC变换模块用于对储能电容模块充电，还用于实时检测自身的输出电流并发送所述输出电流至主控模块；储能电容模块，用于向所述发射装置提供发射时所需要的能量；电压检测模块，用于实时检测所述储能电容模块两端的实际电压并将所述实际电压发送至主控模块；所述主控模块，与上位机进行交互，且所述主控模块上设置有模糊控制器，所述主控模块用于接收所述输出电流、所述实际电压以及所述上位机发送的所述储能电容模块的预充电电压，并通过所述模糊控制器计算所述储能电容模块充电的切换电压；所述主控模块，还用于根据所述输出电流、所述实际电压、所述预充电电压和所述切换电压控制每个所述DC/DC变换模块同步输出相同的恒定电流或恒定电压以对所述储能电容模块充电；所述主控模块，还用于在每个所述DC/DC变换模块同步输出相同的恒定电压时，根据所述输出电流对各个DC/DC变换模块实时进行负载电流均分，以供每个DC/DC变换模块的输出电流基本相同。优选地，所述的基于模糊控制算法的充电装置还包括：直流电源模块，用于向每个所述DC/DC变换模块提供直流电压。优选地，每个所述DC/DC变换模块具体包括：全桥变换模块，用于将一种直流电信号转换成另一种不同的直流电信号；电流检测模块，用于实时检测所述全桥变换模块的输出电流并发送该输出电流至子控制模块；所述子控制模块，用于接收所述全桥变换模块的输出电流，并将该输出电流发送至所述主控模块；所述子控制模块，还用于根据所述全桥变换模块的输出电流调节脉宽调制驱动模块的输出占空比，并将所述输出占空比发送至所述脉宽调制驱动模块；所述脉宽调制驱动模块，用于根据所述输出占空比调节所述全桥变换模块的输出电流和输出电压，以供每个所述DC/DC变换模块同步输出相同的恒定电流或恒定电压；所述主控模块，具体用于接收所述预充电电压、所述全桥变换模块的输出电流和所述实际电压，并通过所述模糊控制器计算所述储能电容模块充电的切换电压；所述主控模块，具体还用于根据所述预充电电压、所述全桥变换模块的输出电流、所述实际电压和所述切换电压控制每个所述DC/DC变换模块同步输出相同的恒定电流或恒定电压以对所述储能电容模块充电；所述主控模块，具体还用于在每个所述DC/DC变换模块同步输出相同的恒定电压时，根据所述全桥变换模块的输出电流对各个DC/DC变换模块实时进行负载电流均分，以供每个DC/DC变换模块的输出电流基本相同。本专利技术的第二方面的技术方案，提供了一种核磁共振探水系统，该系统包括上述任一技术方案中的基于模糊控制算法的充电装置；发射装置，所述发射装置的输入端与储能电容模块的输出端相连接；上位机，与主控模块进行交互，所述上位机用于接收储能电容模块的预充电电压，并将所述预充电电压发送至所述主控模块。本专利技术的第三方面的技术方案，提供了一种充电控制方法，适用于上述任一技术方案中的基于模糊控制算法的充电装置，所述充电控制方法包括：接收并识别出上位机发送的储能电容模块的预充电电压；根据所述预充电电压计算所述储能电容模块充电的基准电压值；实时检测所述储能电容模块两端的实际电压；判断所述基准电压值是否大于所述实际电压；当所述基准电压值大于所述实际电压时，控制每个DC/DC变换模块对所述储能电容模块充电，并实时检测每个DC/DC变换模块的输出电流；根据所述基准电压值、所述实际电压以及第一电压预设值，确定所述充电装置的充电模式；当确定所述充电模式为恒流恒压充电模式时，根据所述输出电流控制每个DC/DC变换模块同步输出相同的恒定电流；通过模糊控制器基于所述基准电压值计算所述储能电容模块充电的切换电压；当所述实际电压等于所述切换电压时，根据所述输出电流控制每个DC/DC变换模块同步输出相同的恒定电压，并根据所述输出电流对各个DC/DC变换模块实时进行负载电流均分，以供每个DC/DC变换模块的输出电流基本相同；根据所述基准电压值、所述实际电压、所述输出电流、充电精度、第二电压预设值、第一电流预设值、第二电流预设值以及第三电流预设值，判断所述充电装置是否需要停止充电；当确定所述充电装置需要停止充电时，控制每个DC/DC变换模块停止对所述储能电容模块充电。优选地，所述的充电控制方法还包括：当所述基准电压值小于等于所述实际电压时，控制每个DC/DC变换模块停止对所述储能电容模块充电；以及当确定所述充电模式为恒压充电模式时，直接根据所述输出电流控制每个DC/DC变换模块同步输出相同的恒定电压，并根据所述输出电流对各个DC/DC变换模块实时进行负载电流均分，以供每个DC/DC变换模块的输出电流相同。优选地，所述通过模糊控制器基于所述基准电压值计算所述储能电容模块充电的切换电压的步骤，具体包括：确定所述模糊控制器的输入量为基准电压值Uref，所述模糊控制器的输出量为电压裕量Ucge，以及目标函数为Ucg＝Uref–Ucge；其中，Ucg为切换电压；本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于模糊控制算法的充电装置，用于核磁共振探水系统，所述核磁共振探水系统包括发射装置，其特征在于，所述充电装置包括：DC/DC变换模块组，所述DC/DC变换模块组包括多个并联的DC/DC变换模块，每个所述DC/DC变换模块用于对储能电容模块充电，还用于实时检测自身的输出电流并发送所述输出电流至主控模块；储能电容模块，用于向所述发射装置提供发射时所需要的能量；电压检测模块，用于实时检测所述储能电容模块两端的实际电压并将所述实际电压发送至主控模块；所述主控模块，与上位机进行交互，且所述主控模块上设置有模糊控制器，所述主控模块用于接收所述输出电流、所述实际电压以及所述上位机发送的所述储能电容模块的预充电电压，并通过所述模糊控制器计算所述储能电容模块充电的切换电压；所述主控模块，还用于根据所述输出电流、所述实际电压、所述预充电电压和所述切换电压控制每个所述DC/DC变换模块同步输出相同的恒定电流或恒定电压以对所述储能电容模块充电；所述主控模块，还用于在每个所述DC/DC变换模块同步输出相同的恒定电压时，根据所述输出电流对各个DC/DC变换模块实时进行负载电流均分，以供每个DC/DC变换模块的输出电流基本相同。...

【技术特征摘要】
1.一种基于模糊控制算法的充电装置，用于核磁共振探水系统，所述核磁共振探水系统包括发射装置，其特征在于，所述充电装置包括：DC/DC变换模块组，所述DC/DC变换模块组包括多个并联的DC/DC变换模块，每个所述DC/DC变换模块用于对储能电容模块充电，还用于实时检测自身的输出电流并发送所述输出电流至主控模块；储能电容模块，用于向所述发射装置提供发射时所需要的能量；电压检测模块，用于实时检测所述储能电容模块两端的实际电压并将所述实际电压发送至主控模块；所述主控模块，与上位机进行交互，且所述主控模块上设置有模糊控制器，所述主控模块用于接收所述输出电流、所述实际电压以及所述上位机发送的所述储能电容模块的预充电电压，并通过所述模糊控制器计算所述储能电容模块充电的切换电压；所述主控模块，还用于根据所述输出电流、所述实际电压、所述预充电电压和所述切换电压控制每个所述DC/DC变换模块同步输出相同的恒定电流或恒定电压以对所述储能电容模块充电；所述主控模块，还用于在每个所述DC/DC变换模块同步输出相同的恒定电压时，根据所述输出电流对各个DC/DC变换模块实时进行负载电流均分，以供每个DC/DC变换模块的输出电流基本相同。2.根据权利要求1所述的基于模糊控制算法的充电装置，其特征在于，还包括：直流电源模块，用于向每个所述DC/DC变换模块提供直流电压。3.根据权利要求1或2所述的基于模糊控制算法的充电装置，其特征在于，每个所述DC/DC变换模块具体包括：全桥变换模块，用于将一种直流电信号转换成另一种不同的直流电信号；电流检测模块，用于实时检测所述全桥变换模块的输出电流并发送该输出电流至子控制模块；所述子控制模块，用于接收所述全桥变换模块的输出电流，并将该输出电流发送至所述主控模块；所述子控制模块，还用于根据所述全桥变换模块的输出电流调节脉宽调制驱动模块的输出占空比，并将所述输出占空比发送至所述脉宽调制驱动模块；所述脉宽调制驱动模块，用于根据所述输出占空比调节所述全桥变换模块的输出电流和输出电压，以供每个所述DC/DC变换模块同步输出相同的恒定电流或恒定电压；所述主控模块，具体用于接收所述预充电电压、所述全桥变换模块的输出电流和所述实际电压，并通过所述模糊控制器计算所述储能电容模块充电的切换电压；所述主控模块，具体还用于根据所述预充电电压、所述全桥变换模块的输出电流、所述实际电压和所述切换电压控制每个所述DC/DC变换模块同步输出相同的恒定电流或恒定电压以对所述储能电容模块充电；所述主控模块，具体还用于在每个所述DC/DC变换模块同步输出相同的恒定电压时，根据所述全桥变换模块的输出电流对各个DC/DC变换模块实时进行负载电流均分，以供每个DC/DC变换模块的输出电流基本相同。4.一种核磁共振探水系统，其特征在于，包括：如权利要求1至3中任一项所述的基于模糊控制算法的充电装置；发射装置，所述发射装置的输入端与储能电容模块的输出端相连接；上位机，与主控模块进行交互，所述上位机用于接收储能电容模块的预充电电压，并将所述预充电电压发送至所述主控模块。5.一种充电控制方法，适用于如权利要求1至3中任一项所述的基于模糊控制算法的充电装置，其特征在于，所述充电控制方法包括：接收并识别出上位机发送的储能电容模块的预充电电压；根据所述预充电电压计算所述储能电容模块充电的基准电压值；实时检测所述储能电容模块两端的实际电压；判断所述基准电压值是否大于所述实际电压；当所述基准电压值大于所述实际电压时，控制每个DC/DC变换模块对所述储能电容模块充电，并实时检测每个DC/DC变换模块的输出电流；根据所述基准电压值、所述实际电压以及第一电压预设值，确定所述充电装置的充电模式；当确定所述充电模式为恒流恒压充电模式时，根据所述输出电流控制每个DC/DC变换模块同步输出相同的恒定电流；通过模糊控制器基于所述基准电压值计算所述储能电容模块充电的切换电压；当所述实际电压等于所述切换电压时，根据所述输出电流控制每个DC/DC变换模块同步输出相同的恒定电压，并根据所述输出电流对各个DC/DC变换模块实时进行负载电流均分，以供每个DC/DC变换模块的输出电流基本相同；根据所述基准电压值、所述实际电压、所述输出电流、充电精度、第二电压预设值、第一电流预设值、第二电流预设值以及第三电流预设值，判断所述充电装置是否需要停止充电；当确定所述充电装置需要停止充电时，控制每个DC/DC变换模块停止对所述储能电容模块充电。6.根据权利要求5所述的充电控制方法，其特征在于，还包括：当所述基准电压值小于等于所述实际电压时，控制每个DC/DC变换模块停止对所述储能电容模块充电；以及当确定所述充电模式为恒压充电模式时，直接根据...

【专利技术属性】
技术研发人员：林婷婷，李苏杭，张洋，滕飞，
申请(专利权)人：吉林大学，
类型：发明
国别省市：吉林,22