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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:2019-12-09 

  数字化职掌身手正在ups中运用日益普及,降低了产物的集成度,巩固了编制的柔性和智能性。切实、实时地检测出组中的每一节电池的电压、电流畅过DSP采样,从而明白完成了电池巡检数字化收拾,电池的智能化收拾周密降低巡检务必办理的题目,央浼每一节电池的采样务必完成电气隔断,硬件安排务必思虑到编制的杂乱性、巩固性和本钱。正在实质运用中,编制中电池巡检格式许众,但百般格式均存正在缺陷,本文提出了一种较为合理的科学格式,将每一节电池的电压信号经数字对电池组团体电压举行采样,通过DSP计划,办理温度漂移题目,完成了电池巡检的数字化收拾。该安排具有安排经济、调试智能、运转巩固牢靠等所长。

  UPS电源正在工业、交通、通信行业中普及运用,实质运用中将蓄电池举行串、并联组成蓄电池组来降低输出电压和伸张输出容量,为确保电池组能寻常劳动,必要监测蓄电池的劳动形态。蓄电池单体的电压和劳动电流的临测是理解蓄电池组劳动形态的主要法子。UPS的电池组巡检监控道理是通过收集电池组的充放电电流及每节电池的劳动电压,经数字统治器明白,提示每节电池的劳动形态,完结先辈的电池收拾功用(征求主动均浮充转换职掌、电池预告警合机、按期主动保护、容量检测、后备期间预测),从而降低了电池操纵寿命。

  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),完成对电池组中的每一节电池单体的两头电压举行采样(如图1所示),这种格式缺欠是继电器的作为速率慢,并存正在有限次数的板滞寿命与作为噪声。

  采用串行模数转换器ADC把电池电压转化为串行样子的数字信号(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。这种格式,缺欠是每一同串行ADC必要独立的辅助电源,信号医治电道、数字信号隔断构造杂乱,而且串行模数转换器ADC本钱偏高。

  采用电阻组成分压收集,把所有电池组的各个电池贯穿点电压衰减到电子模仿开合能够担当的水准。该电道最为方便,可是该电道丈量回道与蓄电池回道并不隔断,存正在安静隐患题目,而且采用收集电阻举行梯度衰减会变成采样精度递减。

  为了取胜现有身手的不够,本文提出一种愚弄数字光耦完成了无源隔断的蓄电池电压监测格式。通过软件举行二次弧线抵偿来办理数字光耦的非线性题目,并连系线性光耦对电池组团体电压完成无误采样,就能够求解因数字光耦的温度漂移而变成的巡检谬误。

  采用数字光耦完成无源隔断的蓄电池电压检测,无需辅助电源即可完成强电与弱电隔断,电道拓朴如图4所示,具有简便、安静、巩固、经济等特性,但对付模仿信号来说数字光耦的缺欠是由于输入输出的线形较差,而且随温度转移较大,必要对数字光耦的温度漂移举行校正和非线性举行抵偿。

  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合联。正在实质运用中,选取相宜的串联电阻R的阻值,数字光耦的发光二极管中通过的电流IF与光敏授与端取得的电流IC能够认定为二次函数的干系,光敏电流畅过电阻转移为对应的电压信号,通过软件对数字光耦完成二次弧线抵偿来办理非线所示)。

  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别的二次弧线+bx。

  为了完成每节电池能举行独立二次弧线抵偿,采用切实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主动网罗定标音讯,并依照采样信号的区间能够判别定标点A或B完成主动定标,愚弄A(x1,y1)、B(x2,y2)来求解二次函数的系数a[i]、b[i],并将系数存在于非挥发性追思体中。完结定标操作后,编制重启并发轫初始化,DSP读回二次函数的系数,通过二次弧线抵偿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抵偿后光耦输出信号与电池的实质电压成性线 数字光耦的温度漂移校正

  温度对付数字光耦的特征来说有较大的影响,比如光耦发光二极管的正指导通压降,光耦右侧的光敏三极管的劳动点。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,使得计划取得的电池电压从x1漂移到x2,于是要正在较宽的温度周围内抵达高的丈量精度,就务必对温度转移形成的影响予以抵偿。

  本文温度抵偿采用与整体温度无合的抵偿格式,因为颠末二次弧线抵偿后数字光耦输出电压信号与电池的电压成线所示),当受温度漂移韶华耦输出信号量y2-y1=y4-y3时,那么电池电压漂移量x2-x1=x4-x3,也便是说数字光耦形成的电池电压每伏所对应的谬误量(U)是无别的。倘使愚弄线性光耦转换蓄电池组两头的切实电压,就能够求解取得电池电压每伏所对应的谬误量(U),从而抵偿光耦的温度漂移。

  通常地ups电源都安排有直流母线电压(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,抗搅扰才略强,有优异的隔去职能,能有用地按捺共模搅扰等所长,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劳动,务必供应与采样信号地隔断的辅助电源。电道拓朴如图7所示,电池组电压颠末R1与R2分压后经线性光耦输出取得差分信号u0,经后一级运放信号医治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,且不受劳动温度的影响,愚弄UA与对应每一节电池采样电压的累加和U求得总的采样谬误U,依照谬误U计划电池的每伏电压抵偿量,就能够取得每一节电池亲近确实的电压,数学外达式如式①、②、③所示。

  判别蓄电池寿命处境的最佳测试格式是带负载测试即容量测试,UPS运转时刻能够主动合断整流模块输出,蓄电池组向逆变模块供电。思虑到蓄电池组劳动正在大电流高电压的伤害形态,电流检测采用霍尔传感器,完成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,直流母线的劳动电流便是每节电池的放电电流,连系每一节电池的电压就能判别每一节电池的形态,并能将信号以LCD图形、文字体例直观显示,也能够串口等通信体例通知电池形态。

  采用数字光耦对蓄电池组的单体电池电压举行巡检,配合一个线性光耦单位对电池组团体电压举行监测,并愚弄霍尔传感器检测电池劳动电流,采用软件举行二次弧线抵偿,办理了数字光耦的非线性与温度漂移题目,经DSP明白电池组的劳动电流及电压就能够阴谋出蓄电池内部确实的等效内阻,实时、有用地通知弱电池和潜正在失效电池,保障了UPS编制运转的牢靠可性与巩固性。

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