西南交通大学硕士研究生学位论文 第8页 表2-3 环境适应性指标
环境参数 种类 气候条件 气压 温度 参数 低温 高温 变化 低气压 高气压 ℃ ℃ ℃/min Kpa Kpa 单位 使用环境运输环境条件 - 20 60 <85% 64 106 条件 - 25 55 —— 70 106 存储环境条件 - 40 85 < 85% 70 106 备注 西南交通大学硕士研究生学位论文 第9页 第3章 充电器控制板电路设计
3.1 充电器控制板功能
充电器的ARM控制板监控充电器各种工作状态，通过三个LED数码管发光来指示系统信息，但这个信息只能供人眼观测使用。为了满足风力发电机控制系统自身的自动控制需求，充电器与风机系统主控设备之间需要传递信息来自动握手，于是充电器采用了两路继电器通断控制的开关状态信息，通过插头外接线传递给风力发电机的主控设备。三路LED和两路继电器信息的监控功能列表如表3-1所示。
表3-1 充电器的功能信息表
监控功能 输入过压 输入欠压 输出过压 输出欠压 输出短路 电池盒温度过高报警 电池盒温度传感器故障 机壳温度高报警 机壳温度 机壳温度传感器故障 机盒内部环境温度恶劣 机盒内部环境温度过高报警 机盒内部环境温度过低报警 机盒内部温度传感器故障 空载输出 基准电压故障 EEPROM 读写错误 H2 √ √ √ √ √ √ H3 √ √ √ √ √ √ H4 √ √ √ √ √ 继电器1 √ √ √ √ √ 继电器2 √ √ √ √ √ √ √ √ √ √ √ √ 西南交通大学硕士研究生学位论文 第10页 充电器控制板功能需求如下： 1. 2. 3.
完成对开关电源的AD采集控制，它接收开关电源接口板传递过来的四路AD继电器开关状态输出电路，STM32控制器发出信号，产生两路继电器通断的温度采集控制电路，进行蓄电池温度、外壳温度、机内环境温度采集，采
电压和电流信号，输入到STM32控制器进行AD转换控制。 状态信息，输出到风力发电机的主控设备。
集后送到STM32控制器进行分析，发出相应的报警和控制信号。同时根据蓄电池温度进行充电的温度补偿。
4. 5. 6.
外部远程复位接口电路，风力发电机主控板发出信号远程控制充电器复位。 串口通信，充电器与上位计算机进行串口通信。
LED发光指示，提供给工作人员观测充电器的工作状态信息，包括工作指示
及报警信息。
3.2 控制器
充电器的控制器芯片采用意法半导体的ARM Cortex M3芯片STM32F103RB，芯片如图3-1所示。
图3-1 STM32F103RB芯片 英国的ARM公司成立于1991年，它是一家出售IP技术知识产权的公司，ARM（Advanced RISC Machine）作为一种嵌入式系统处理器，是采用RISC架构，它以高性能、低功耗、低成本等优点占领了大部分市场。ARM的旧型号为ARM7、9、10、11系列，而今后主推的新型号为ARM Cortex A、R、M三个系列。
STM32系列具有三种低功耗模式，以及灵活的时钟控制，用户可根据自己所需的耗电性能要求，进行合理优化。STM32内嵌了实时时钟(RTC)，它既可由32 kHz外部晶体，也可由内部RC电路提供频率基准。RTC有单独的供电电路，内置的开关使其可由外接纽扣电池供电，或主电源供电。
西南交通大学硕士研究生学位论文 第11页 3.3 控制板电路
控制板电路完成整个充电器的控制管理，各功能电路包括：控制器电路，八路AD采集及接口，PWM输出电路，继电器信息输出电路，485串行通信接口，EEPROM电路，LED显示电路，电源监测管理电路，开关电源启动控制电路。
充电器的八路AD采集包括：交流输入电压、充电器输出充电电压，蓄电池的电压，充电器输出充电电流，蓄电池盒温度，充电器外壳温度，充电器内部环境温度。
3.3.1 控制器电路
控制器电路包括：STM32F103电路、晶体振荡器电路、复位电路、JTAG仿真和LED显示电路。控制器电路是整个充电器的控制核心，它分析采集到的六路AD信号值，然后发出对系统的控制信号，同时完成与发电机主控设备的通信控制。
一． STM32F103电路
充电器的控制器采用64个管脚的STM32F103RB，电路如图3-3所示。标注“x”的管脚是未使用的空置管脚，R56R57是限流电阻，供电采用直流3.3V。
开机启动模式设置，STM32第29、59脚通过R47R58接地，Boot0=0，Boot1=0，设置片内用户闪存存储器为启动区域，开机将默认从片内用户闪存存储器执行程序。STM32其它启动模式Boot0=1，Boot1=0时系统存储器为启动区域；Boot0=1，Boot1=1时SRAM存储器为启动区域。 二． 晶体振荡器电路
控制器采用8MHz的石英晶体振荡器，振荡电路如图3-2所示，XTAL连接到STM32控制器的第5、6脚，两个20P电容起到滤波稳定振荡波形的作用，但电容值过大不利于振荡器起振，一般选择15~30P。
石英谐振器简称晶振，是利用具有压电效应的石英晶体片制成。广泛应用于电子设备中产生振荡波形。
XTAL1
JZ1C1320PXTAL28MHZC1420P图3-2 晶体振荡器电路