超级电容测试设计毕业设计.doc
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1、洛阳理工学院毕业设计(论文)超级电容测试设计摘 要近年来,随着工农业的迅速发展,世界能源消耗速度急剧增加。因此,新能源和节能技术的开发已经成为世界各国科技工作者的当务之急。而机车制动能量回收系统是目前国内外节能技术方面研究的热点之一。对超级电容电压检测方案的研究和对超级电容时域模型的研究,将为超级电容的电压均衡方案和超级电容的电参数分析提供支持,从而为整个能量回收系统的控制策略提供理论依据。因此以上两方面的研究将是整篇论文的核心内容。本文采用模块化的设计理念,提出了一种兼顾均压的新型电压检测方案。在软件设计方面,对电压检测系统的软件架构进行分析,利用proteus和max驱动函数包设计了友好的
2、上位机软件监控界面。关键词:超级电容,电压检测,proteus Supercapacitor test system ABSTRACTIn recent years, with the rapid development of industry and agriculture, world energy consumption rate increased dramatically. Therefore, the development of new energy and energy-saving technology has become a science and technology
3、workers of the worlds top priority. Energy saving technology of locomotive brake energy recovery system is now one of the hot spots,Studies of supercapacitor voltage detection scheme and on time-domain model of super capacitor, supercapacitor voltage balancing of electrical parameter analysis of pro
4、grammes and Super capacitors to provide support, so as to control strategy provides the theoretical basis for the entire energy recovery system. Therefore these two studies will be throughout the core content of the paper. This article uses a modular design concept, put forward a new voltage detecti
5、on scheme taking into account the pressure. In the area of software design, software architecture analysis on voltage detection system, with Proteus and Max-driven functions package design friendly PC software monitoring interface.KEY WORDS: super capacitor, voltage detection, proteusII毕业设计(论文)原创性声明
6、和使用授权说明原创性声明本人郑重承诺:所呈交的毕业设计(论文),是我个人在指导教师的指导下进行的研究工作及取得的成果。尽我所知,除文中特别加以标注和致谢的地方外,不包含其他人或组织已经发表或公布过的研究成果,也不包含我为获得 及其它教育机构的学位或学历而使用过的材料。对本研究提供过帮助和做出过贡献的个人或集体,均已在文中作了明确的说明并表示了谢意。作 者 签 名: 日 期: 指导教师签名: 日期: 使用授权说明本人完全了解 大学关于收集、保存、使用毕业设计(论文)的规定,即:按照学校要求提交毕业设计(论文)的印刷本和电子版本;学校有权保存毕业设计(论文)的印刷本和电子版,并提供目录检索与阅览服
7、务;学校可以采用影印、缩印、数字化或其它复制手段保存论文;在不以赢利为目的前提下,学校可以公布论文的部分或全部内容。作者签名: 日 期: 学位论文原创性声明本人郑重声明:所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的研究成果。除了文中特别加以标注引用的内容外,本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体,均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律后果由本人承担。作者签名: 日期: 年 月 日学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定,同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版,允许
8、论文被查阅和借阅。本人授权 大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索,可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。涉密论文按学校规定处理。作者签名:日期: 年 月 日导师签名: 日期: 年 月 日指导教师评阅书指导教师评价:一、撰写(设计)过程1、学生在论文(设计)过程中的治学态度、工作精神 优 良 中 及格 不及格2、学生掌握专业知识、技能的扎实程度 优 良 中 及格 不及格3、学生综合运用所学知识和专业技能分析和解决问题的能力 优 良 中 及格 不及格4、研究方法的科学性;技术线路的可行性;设计方案的合理性 优 良 中 及格 不及格5、完成毕业论文(设计)期间
9、的出勤情况 优 良 中 及格 不及格二、论文(设计)质量1、论文(设计)的整体结构是否符合撰写规范? 优 良 中 及格 不及格2、是否完成指定的论文(设计)任务(包括装订及附件)? 优 良 中 及格 不及格三、论文(设计)水平1、论文(设计)的理论意义或对解决实际问题的指导意义 优 良 中 及格 不及格2、论文的观念是否有新意?设计是否有创意? 优 良 中 及格 不及格3、论文(设计说明书)所体现的整体水平 优 良 中 及格 不及格建议成绩: 优 良 中 及格 不及格(在所选等级前的内画“”)指导教师: (签名) 单位: (盖章)年 月 日评阅教师评阅书评阅教师评价:一、论文(设计)质量1、论
10、文(设计)的整体结构是否符合撰写规范? 优 良 中 及格 不及格2、是否完成指定的论文(设计)任务(包括装订及附件)? 优 良 中 及格 不及格二、论文(设计)水平1、论文(设计)的理论意义或对解决实际问题的指导意义 优 良 中 及格 不及格2、论文的观念是否有新意?设计是否有创意? 优 良 中 及格 不及格3、论文(设计说明书)所体现的整体水平 优 良 中 及格 不及格建议成绩: 优 良 中 及格 不及格(在所选等级前的内画“”)评阅教师: (签名) 单位: (盖章)年 月 日教研室(或答辩小组)及教学系意见教研室(或答辩小组)评价:一、答辩过程1、毕业论文(设计)的基本要点和见解的叙述情况
11、 优 良 中 及格 不及格2、对答辩问题的反应、理解、表达情况 优 良 中 及格 不及格3、学生答辩过程中的精神状态 优 良 中 及格 不及格二、论文(设计)质量1、论文(设计)的整体结构是否符合撰写规范? 优 良 中 及格 不及格2、是否完成指定的论文(设计)任务(包括装订及附件)? 优 良 中 及格 不及格三、论文(设计)水平1、论文(设计)的理论意义或对解决实际问题的指导意义 优 良 中 及格 不及格2、论文的观念是否有新意?设计是否有创意? 优 良 中 及格 不及格3、论文(设计说明书)所体现的整体水平 优 良 中 及格 不及格评定成绩: 优 良 中 及格 不及格(在所选等级前的内画“
12、”)教研室主任(或答辩小组组长): (签名)年 月 日教学系意见:系主任: (签名)年 月 日目录前言I第1章 超级电容概述21.1 超级电容简介21.1.1 超级电容定义21.1.2 超级电容分类21.1.3 超级电容的特点31.1.4 超级电容的发展及国内外研究现状31.1.5 课题的研究的目的与意义4第2章 超级电容电压检测系统总体设计52.1 超级电容电压检测系统概述52.2 系统设计方案52.3 各个模块中心器件的选择62.3.1 单片机的选择62.3.2 模数(A/D)转换芯片的选择72.3.3 显示器件的选择82.3.4 16路模拟开关选择92.3.5 Max232通信串口12第
13、3章 硬件电路设计143.1 采样电路设计143.2 分压电路143.3 通道切换电路153.4 Led显示电路153.5 串行通信电路设计163.6 电源电路设计173.7 系统总原理图17第4章 系统下位机程序设计184.1 下位机程序设计184.2 主程序设计184.3 各部分子程序设计194.3.1 A/D转换子程序194.3.2 LED显示子程序204.3.3 串行通信子程序22第5章 系统上位机程序设计235.1 上位机程序设计概述235.2 上位机界面设计23结论25谢 辞26参考文献27附录28外文资料翻译36洛阳理工学院毕业设计(论文)前言当今世界,随着工农业生产的迅速发展和
14、交通工具需求的增加,世界能源消耗速度急剧增加;而另一方面目前世界各国已经探明的煤炭、石油、天然气等常规能源剩余储量及可开采年限十分有限。目前人类正面临着前所未有的能源危机。中国人口众多、经济发展迅速,对能源的需求大幅度上升,而相对匮乏的能源储量已经使得我国在能源安全方面存在着十分危险的潜在危机。新能源和节能技术的开发已经成为我国科技工作者的当务之急。电机作为动力系统必要的组成部分,广泛应用于各个领域。在许多场合下要求电机频繁的启动和制动,尤其是城市轨道交通中更加频繁。电机在制动时由于惯性会伴随着很大的机械动能。像目前国内地铁机车在制动时牵引电机产生的制动能量除了一定比例通过回馈到电网被其他相邻
15、列车吸收利用外,剩余部分采用电阻能耗的方式消耗掉。这不仅浪费能量,而且也增加了站内空调通风装置的负担,并使城市轨道建设费用和运行费用增加。如果能将电机制动能量回收再利用,将会带来巨大的经济效益,而且有利于节约能源消耗,减少环境污染,将为我国建设节约型社会做出巨大贡献。在上述特殊要求的推动下,超级电容器(电化学电容器)逐渐成为了人们的研究热点,它在新型清洁能源,频繁起动和制动的城市公交车和轨道交通等领域有着独特的优越性。它是一种电容器件但与常规电容器不同,其容量可达到法拉级甚至数万法拉而且能在电极端电压超过额定电压的过充电状态下不被击穿。超级电容作为一种理想的新型能源器件,它在众多的应用领域里弥
16、补了常规储能器件的单方面缺陷。除此外它还具有内阻小、充电速度快、充放电效率高、循环寿命长、无污染等独特的优点。4第1章 超级电容概述1.1 超级电容简介1.1.1 超级电容定义 超级电容器又称超大容量电容器、金电容、黄金电容、储能电容、法拉电容、电化学电容器或双电层电容器(英文名称为EDLC,即Electric Double Layer Capacitors),是靠极化电解液来存储电能的新型电化学装置。它是近十几年随着材料科学的突破而出现的新型功率型储能元件,其批量生产不过几年时间。 超级电容器自面市以来,全球需求量快速扩大,已成为化学电源领域内新的产业亮点。超级电容器在汽车、铁路、电力、电子
17、、通信、国防等众多领域有着巨大的应用价值和市场潜力,被世界各国所广泛关注。1.1.2 超级电容分类目前,关于超级电容器的分类方法并未完全统一,有超级电容器(Super capacitor),超电容器(Ultra capacitor),电化学电容器(Electrochemical Capacitor),超大容量电容器等名称,也有的称为双电荷层电容器(Electric DoubleLayer Capacitor,EDLC)或双电层电容器(Double Layer Capacitor,DLC)。有些称谓从某种意义上说有些欠妥。目前较为合理的观点是将超级电容容器分为双电层电容器(Electric Do
18、uble Layer Capacitor,EDLC)和电化学电容器(Electrochemical Capacitor)两大类。其中,双电层电容器以活性碳等多孔介质为电极活性材料,充电时依靠在介质表面吸附的电荷进行电能储存,放电时释放全部被吸附的电荷V1。由于它的储能、释放过程类似物理电容,因此其放电时的功率输出密度很大,一般超过1KWL,因此非常适合需要大功率应用的场合。而法拉第准电容器是通过特殊的电化学过程储能的峰1。最近又出现了分别采用电池材料和活性炭材料为两极混合型超级电容器。1.1.3 超级电容的特点作为介于传统物理电容器和电池之间的新型储能系统,超级电容兼具前两者的优点,逐步为各国
19、科研工作者所关注。超级电容存储的能量可达到静电电容器的100倍以上,同时功率密度比电池高出10100倍。与静电电容器相比其优点是能量密度非常高,容量可达数千法拉,但是它的耐压较低,受制于电解液的分解电压;漏电较大;容量随频率显著降低,所以可用作低频容性元件使用。从发展趋势看,超级电容主要是用来取代或部分取代电池。与电池相比,超级电容具有许多电池无法比拟的优点:1非常高的功率密度。超级电容器的放电电流可以达到上百安培,在大电流的应用场合,超级电容器可以更好的满足功率的要求。2充放电速度快。超级电容器的一个充放电循环时间很短,远远低于蓄电池的充放电循环所需要的时间。这可以很好的满足机车启动、制动时
20、的时间要求。3使用寿命长。超级电容器的循环寿命可达10万次以上,比蓄电池寿命高100倍以上。4工作温度范围宽。超级电容器可以在一45105的温度范围内正常工作,远远优于普通蓄电池的高温和低温性能。1.1.4 超级电容的发展及国内外研究现状超级电容是一种新型的储能元件,最早出现在20世纪60年代,是由美国标准石油公司(SOC)开始进行商业性研究。70年代?芙目将超级电容用在了计算机上,1975年及随后的几年,NEC公司研究了基于H在Pt上的欠电位沉积,Ru02的氧化还原反应类型的超级电容,并称之为Super capacitors:1978年日本PanasonicMatsushita公司将其产业化
21、,开发出第一代商用的超级电容,其能量与功率可作为电脑的辅助电源。1985年以来,日本的NECTokin公司、松下公司生产的产品占领国际市场,超级电容由此得到了迅速的发展,进入商业化的应用规模。二十世纪九十年代,由于电动汽车发展的迫切要求,超级电容的研究热点进入到了大功率和大能量上。1991年,俄罗斯Fecund公司和ELIT公司开发出可用于车辆起动的超级电容,其容量达到300F。1996年俄罗斯Elytra公司研制出了采用纯电容器作电源的电动汽车样品,采用300个超级电容串联,可载20人,充电一次可行驶12km,时速25kmht61。美国国防部和能源部非常重视超级电容的开发和应用,其中Maxw
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