UPS电池组均衡系统的设计与实现

发布时间：2017-07-18 16:09

  本文关键词：UPS电池组均衡系统的设计与实现

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【摘要】：UPS是一种含有储能装置、以逆变器为主要元件、稳压稳频输出的电源保护设备。当市电输入故障时,UPS将蓄电池储存的能量转换为标准的交流电供负载使用。在UPS电源的各个组成部分中,蓄电池作为储能装置,占有重要地位。电池损坏不仅造成直接的经济损失,而且对数据安全构成潜在的威胁。因此,有效地延长蓄电池组的使用寿命,提高UPS电源的可靠性,成为亟待解决的研究课题。本文以UPS电源的使用为研究背景,以铅酸蓄电池组为研究对象,对UPS电源及其均衡问题进行研究。论文首先分析了UPS蓄电池均衡的重要性及必要性,对国内外的蓄电池均衡现状进行了分析。在UPS蓄电池的性能参数、工作原理的基础上,通过对蓄电池均衡技术的比较分析,确定系统采用放电式均衡方法。其次,根据蓄电池性能与其内阻之间的联系,采用基于内阻的荷电状态(State Of Charge,SOC)检测作为均衡判据;根据蓄电池自带直流电压的特性,实现了交流注入的内阻检测方式。之后,介绍均衡系统的硬件设计,分别对内阻检测、均衡判决、放电管驱动及其他外围电路的设计进行了详细的分析。最后,介绍均衡系统的软件设计,设计包括SOC检测、均衡控制两个部分。均衡控制部分针对UPS的实际使用环境,提出一种优于平均值和最大值法的均衡方法,有效地避免了均衡开关的频繁开关带来的损耗。软件设计按照流程图完成各主要功能的程序编写。
【关键词】：UPS 电池均衡 内阻 检测
【学位授予单位】：长安大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TM912
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-8
• 第一章 绪论8-15
• 1.1 研究的背景及意义8-11
• 1.1.1 蓄电池的不一致性9-10
• 1.1.2 蓄电池组的均衡10-11
• 1.2 国内外研究现状11-13
• 1.3 本文主要内容13-14
• 1.4 本章小结14-15
• 第二章 电池组均衡方法15-23
• 2.1 均衡判断依据15-17
• 2.1.1 蓄电池的电压均衡法15-16
• 2.1.2 蓄电池SOC均衡法16-17
• 2.2 均衡方法17-21
• 2.2.1 能耗型均衡方法17-18
• 2.2.2 无能耗型均衡方法18-21
• 2.2.3 电池容量浮充均衡方法21
• 2.3 均衡方案的选择21-22
• 2.4 本章小结22-23
• 第三章 蓄电池SOC检测方法23-30
• 3.1 SOC检测方法23-25
• 3.1.1 内阻法23-24
• 3.1.2 安时计量法24-25
• 3.1.3 其他方法25
• 3.2 蓄电池内阻检测25-29
• 3.2.1 蓄电池内阻模型25-27
• 3.2.2 小电阻的四端测量法27
• 3.2.3 蓄电池内阻检测电路原理27-29
• 3.3 小结29-30
• 第四章 蓄电池均衡系统的硬件设计30-51
• 4.1 电池均衡系统简介30
• 4.2 均衡系统组成30
• 4.3 电池内阻检测系统的硬件设计30-45
• 4.3.1 数字电路设计31-37
• 4.3.2 模拟电路部分的设计37-45
• 4.4 均衡控制电路45-46
• 4.4.1 均衡控制原理45
• 4.4.2 均衡电路器件选择45-46
• 4.5 功率开关管驱动电路46-47
• 4.6 其他电路设计47-50
• 4.6.1 报警电路47-48
• 4.6.2 系统电源48
• 4.6.3 温度采样电路48-50
• 4.7 小结50-51
• 第五章 蓄电池均衡系统的软件设计51-59
• 5.1 主控制程序设计51-52
• 5.2 温度采样程序设计52-55
• 5.2.1 DS18B20时序52-54
• 5.2.2 温度采样程序设计54-55
• 5.3 电池SOC检测系统的软件设计55-57
• 5.3.1 检测软件主程序设计55-56
• 5.3.2 数字带通滤波器设计56-57
• 5.4 电池均衡系统的软件设计57-58
• 5.5 小结58-59
• 第六章 结论与展望59-60
• 参考文献60-64
• 致谢64

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本文编号：558554