多路电池监测仪的设计与实现

发布时间：2017-09-20 06:36

  本文关键词：多路电池监测仪的设计与实现

  更多相关文章： 隔离 放大 串扰抑制 窗函数 交流采样

【摘要】：新能源配套、铁路电源、高要求UPS后备电源等市场的兴起与发展为蓄电池以及蓄电池监测提供了巨大的市场空间与发展前景。当前蓄电池监测中存在的端口损坏、抗干扰能力低、安规设计不达标等缺陷,导致电池故障判断不及时、误判、掉站等问题,给运维人员附加了大量的维护工作量。针对上述问题,本文以市场需求为前提,研究满足市场需求的高性价比多路电池监测仪的设计与实现。本文研究工作主要分硬件设计、软件设计、结构设计三个方面。硬件设计上,重点研究了多节电池串联形成的高压情况下信号的安全采集以及多量程电池信号监测的自适应方式,通过选用高耐压、宽线性范围的隔离器件,采用隔离放大的方式,实现信号的采集放大。软件设计上,重点研究复杂应用环境带来的串扰信号的抑制。通过选用窗函数的方式对串扰信号进行初步抑制,结合交流采样算法,在stm32f103平台实现串扰信号的抑制,满足国家标准关于直流信号监测的规定。同时,通过研究软件算法,实现产品的动态温漂校正,提升产品测量精度。结构设计上,采用符合EN60950要求的I类设备结构加接地处理,满足海拔4000m内产品功能与操作的安规要求。本文所设计的多路电池监测仪电池端电压自适应、抗干扰能力强,监测精度高,性价比高,可广泛应用于新能源配套、铁路、高要求UPS后备电源等蓄电池监测领域。
【关键词】：隔离 放大 串扰抑制 窗函数 交流采样
【学位授予单位】：电子科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TM910
【目录】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-11
• 第一章 绪论11-16
• 1.1 研究工作的背景与意义11-13
• 1.1.1 蓄电池的应用领域11-12
• 1.1.1.1 新能源领域11
• 1.1.1.2 铁路运输领域11-12
• 1.1.1.3UPS后备电源领域12
• 1.1.2 蓄电池监测的必要性12-13
• 1.2 电池监测仪国内外研究动态13-15
• 1.2.1 国内研究动态13-14
• 1.2.2 国外研究状况14-15
• 1.3 本文的主要贡献与创新15
• 1.4 研究目标及主要内容15
• 1.5 本文结构安排15-16
• 第二章 硬件原理及实现16-28
• 2.1 辅助电源16-17
• 2.2 信号输入17-24
• 2.2.1 电压输入17-23
• 2.2.2 电流以及温度信号输入23-24
• 2.3 数据处理24-26
• 2.4 通讯输出26-27
• 2.5 本章小结27-28
• 第三章 算法设计28-41
• 3.1 串模干扰抑制技术的研究28-30
• 3.2 数字滤波器分析30
• 3.3 窗函数的研究30-37
• 3.3.1 幅频特性仿真分析31-33
• 3.3.1.1 汉宁窗仿真31-32
• 3.3.1.2 哈明窗仿真32
• 3.3.1.3 布莱克曼窗仿真32-33
• 3.3.2 哈明窗滤波仿真33-37
• 3.4 基于加窗的交流采样算法37-40
• 3.4.1 交流采样算法37-38
• 3.4.2 软件同步算法38-39
• 3.4.3 加窗的软件同步算法39-40
• 3.5 本章小结40-41
• 第四章 产品实现41-72
• 4.1 硬件实现41-48
• 4.1.1 电磁兼容性设计41-45
• 4.1.1.1 电磁干扰类型41-42
• 4.1.1.2 电磁兼容性防护42-45
• 4.1.2 温漂抑制45-48
• 4.2 软件实现48-55
• 4.2.1 硬件初始化48-49
• 4.2.2 数据处理49-53
• 4.2.2.1 数据校准49-51
• 4.2.2.2 软件温漂校正51
• 4.2.2.3 软件RC滤波51-52
• 4.2.2.4 数据输出52-53
• 4.2.3 程序主流程图53-55
• 4.3 结构设计55-58
• 4.4 产品功能、性能验证58-72
• 4.4.1 功能验证58-62
• 4.4.2 性能验证62-72
• 4.4.2.1 影响量引起的改变量验证62-63
• 4.4.2.2 电气要求验证63-66
• 4.4.2.3 电磁兼容性要求验证66-69
• 4.4.2.4 安全性、可靠性验证69-72
• 第五章 全文总结与展望72-74
• 5.1 全文总结72
• 5.2 后续工作展望72-74
• 致谢74-75
• 参考文献75-77
• 攻读硕士学位期间取得的成果77-78
• 附录78-81

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