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一种采用自动校正的ups蓄电池组巡检系统的设计

更新时间:2020-06-20 点击数:

  数字化职掌本事正在ups中使用日益普遍,提升了产物的集成度,加强了体例的柔性和智能性。无误、实时地检测出组中的每一节电池的电压、电通畅过DSP采样,从而阐明杀青了电池巡检数字化处分,电池的智能化处分所有提升巡检务必治理的题目,恳求每一节电池的采样务必杀青电气隔断,硬件策画务必推敲到体例的繁复性、安稳性和本钱。正在本质使用中,体例中电池巡检伎俩良众,但各样伎俩均存正在缺陷,本文提出了一种较为合理的科学伎俩,将每一节电池的电压信号经数字对电池组集体电压举办采样,通过DSP算计,治理温度漂移题目,杀青了电池巡检的数字化处分。该策画具有策画经济、调试智能、运转安稳牢靠等长处。

  UPS电源正在工业、交通、通信行业中普遍使用,本质使用中将蓄电池举办串、并联组成蓄电池组来提升输出电压和夸大输出容量,为确保电池组能平常就业,需求监测蓄电池的就业状况。蓄电池单体的电压和就业电流的临测是通晓蓄电池组就业状况的主要权术。UPS的电池组巡检监控道理是通过采撷电池组的充放电电流及每节电池的就业电压,经数字惩罚器阐明,提示每节电池的就业状况,达成前辈的电池处分效用(席卷自愿均浮充转换职掌、电池预告警合机、按期自愿保卫、容量检测、后备时光预测),从而提升了电池应用寿命。

  通过轮替驱动继电器(C1到Cn),采用继电器的触点将被测的一个电池单体接入一个共用的信号采样回道(其他的电池两头悬空),杀青对电池组中的每一节电池单体的两头电压举办采样(如图1所示),这种伎俩弊端是继电器的行动速率慢,并存正在有限次数的死板寿命与行动噪声。

  采用串行模数转换器ADC把电池电压转化为串行格局的数字信号(如图2所示),通过数字光耦隔断传输到串行数据总线,由DSP读回每一数据通道的电池电压。这种伎俩,弊端是每一块串行ADC需求独立的辅助电源,信号保养电道、数字信号隔断布局繁复,而且串行模数转换器ADC本钱偏高。

  采用电阻组成分压收集,把通盘电池组的各个电池连合点电压衰减到电子模仿开合能够接收的水准。该电道最为单纯,可是该电道丈量回道与蓄电池回道并不隔断,存正在平和隐患题目,而且采用收集电阻举办梯度衰减会形成采样精度递减。

  为了战胜现有本事的亏空,本文提出一种行使数字光耦杀青了无源隔断的蓄电池电压监测伎俩。通过软件举办二次弧线积蓄来治理数字光耦的非线性题目,并联合线性光耦对电池组集体电压杀青精准采样,就能够求解因数字光耦的温度漂移而形成的巡检缺点。

  采用数字光耦杀青无源隔断的蓄电池电压检测,无需辅助电源即可杀青强电与弱电隔断,电道拓朴如图4所示,具有简单、平和、安稳、经济等特征,但看待模仿信号来说数字光耦的弊端是由于输入输出的线形较差,而且随温度改变较大,需求对数字光耦的温度漂移举办校正和非线性举办积蓄。

  每单位的数字光耦与一个电阻串联后并联正在蓄电池单体的两头,流过光耦的发光二极管电流的巨细与电池单体电压直接相干。正在本质使用中,选取合意的串联电阻R的阻值,数字光耦的发光二极管中通过的电流IF与光敏接纳端取得的电流IC能够认定为二次函数的合连,光敏电通畅过电阻改变为对应的电压信号,通过软件对数字光耦杀青二次弧线积蓄来治理非线所示)。

  光耦输出的电压y是电池电压x的二次函数,个中因为光耦的离散性对应着分歧的二次弧线+bx。

  为了杀青每节电池能举办独立二次弧线积蓄,采用无误的基准电压源模仿每节电池充满时的电压(B采样点)和半电压(A采样点),DSP自愿汇集定标消息,并遵循采样信号的区间能够推断定标点A或B杀青自愿定标,行使A(x1,y1)、B(x2,y2)来求解二次函数的系数a[i]、b[i],并将系数保管于非挥发性纪念体中。达成定标操作后,体例重启并滥觞初始化,DSP读回二次函数的系数,通过二次弧线积蓄求解到每一节电池电压Uf[i],个中i是电池总数单节电池的序号,也便是说通过二次弧线积蓄后光耦输出信号与电池的本质电压成性线 数字光耦的温度漂移校正

  温度看待数字光耦的性子来说有较大的影响,比方光耦发光二极管的正导游通压降,光耦右侧的光敏三极管的就业点。如图6所示,当温度从T1升高到T2时,光耦输出的电压值从y1增大到y2,经DSP采样、二次弧线,因为温度升高,使得算计取得的电池电压从x1漂移到x2,因而要正在较宽的温度规模内抵达高的丈量精度,就务必对温度改变发作的影响予以积蓄。

  本文温度积蓄采用与全部温度无合的积蓄伎俩,因为始末二次弧线积蓄后数字光耦输出电压信号与电池的电压成线所示),当受温度漂移岁月耦输出信号量y2-y1=y4-y3时,那么电池电压漂移量x2-x1=x4-x3,也便是说数字光耦发作的电池电压每伏所对应的缺点量(U)是一致的。倘若行使线性光耦转换蓄电池组两头的无误电压,就能够求解取得电池电压每伏所对应的缺点量(U),从而积蓄光耦的温度漂移。

  通常地ups电源都策画有直流母线电压(电池组电压)监控电道,因为线性光耦温度漂移很小,输入输出的线形较好,抗作对才能强,有出色的隔断本能,能有用地抑遏共模作对等长处,直流母线电压的采样电道能够采用线性光耦,为了保障线性光耦的就业,务必供给与采样信号地隔断的辅助电源。电道拓朴如图7所示,电池组电压始末R1与R2分压后经线性光耦输出取得差分信号u0,经后一级运放信号保养取得与电池组电压成比例的采样信号UA。UA与蓄电池组的电压成比例,且不受就业温度的影响,行使UA与对应每一节电池采样电压的累加和U求得总的采样缺点U,遵循缺点U算计电池的每伏电压积蓄量,就能够取得每一节电池挨近可靠的电压,数学外达式如式①、②、③所示。

  推断蓄电池寿命处境的最佳测试伎俩是带负载测试即容量测试,UPS运转功夫能够自愿合断整流模块输出,蓄电池组向逆变模块供电。推敲到蓄电池组就业正在大电流高电压的风险状况,电流检测采用霍尔传感器,杀青了电流采样信号与高电压的母线所示),当蓄电池组由单节电池串联构成时,直流母线的就业电流便是每节电池的放电电流,联合每一节电池的电压就能推断每一节电池的状况,并能将信号以LCD图形、文字格式直观显示,也能够串口等通信格式告诉电池状况。

  采用数字光耦对蓄电池组的单体电池电压举办巡检,配合一个线性光耦单位对电池组集体电压举办监测,并行使霍尔传感器检测电池就业电流,采用软件举办二次弧线积蓄,治理了数字光耦的非线性与温度漂移题目,经DSP阐明电池组的就业电流及电压就能够阴谋出蓄电池内部可靠的等效内阻,实时、有用地告诉弱电池和潜正在失效电池,保障了UPS体例运转的牢靠可性与安稳性。

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