一种在线检测和显示蓄电池状况的UPS

发布时间：2017-04-30 00:08

  本文关键词：一种在线检测和显示蓄电池状况的UPS，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：本文提出两种判断UPS蓄电池状况的依据与做法：一是当蓄电池以某充电电流进行充电且充电时间超过规定小时数而其端电压还未达到满充的要求时,可初步判断蓄电池有内部短路；二是在蓄电池充满停充后,对其进行数秒的大电流放电,若在放电状态下蓄电池的压降大于一定值时,可初步判断蓄电池的内阻增大。并根据这两个判据设计了一种在线检测和显示蓄电池状况的UPS。该系统不仅具有不间断供电能力和蓄电池充电功能,还能对蓄电池进行在线检测,采用测量蓄电池的充电时间和对充满电后蓄电池进行大电流放电检测端电压的方法,对蓄电池状况做出优良、合格和损坏的判断与显示。系统主要由UPS电路、蓄电池检测电路、显示与报警电路、辅助电源与控制系统等组成。(1)UPS电路是系统实现不间断供电能力和蓄电池充电功能的核心,当市电供电正常时,将市电直接供给负载,此时若控制系统检测到蓄电池需要充电,便可对蓄电池进行充电储能；当市电供应中断时,将蓄电池储存的电能经逆变电路逆变输出,以实现系统对负载的不间断供电。(2)蓄电池检测电路是在控制系统的控制下进行工作的,其特征在于在UPS蓄电池正负极两端装有放电回路与电压检测电路,它是系统实现对蓄电池状况检测的基础。(3)显示与报警电路主要由发光二极管与蜂鸣器构成,当蓄电池状况为损坏时,红色发光二极管长亮且蜂鸣器长鸣；当蓄电池状况为合格时,绿灯闪烁,蜂鸣器禁止鸣响；当蓄电池状况为优良时,绿灯长亮,蜂鸣器禁止鸣响。(4)辅助电源的目的是给单片机、运算放大器、显示装置等相关芯片或器件提供工作电源,主要是+5V与+12V的直流电源。(5)控制系统的核心部件采用的是STC12C5A60S2单片机,其内部集成8路10位的高速A/D转换器,外加一些功率器件即可实现对电池充放电以及电池检测等相关过程的控制。且在软件设计时,采用汇编语言编程,设计了监控程序,实现对各子程序的调用与管理。整个系统采用分层次、分阶段的设计方法,底层采用模拟电路实现闭环控制,顶层则用单片机实现过程控制。硬件设计时,在Multisim12仿真软件的平台上对部分电路进行了仿真分析,通过仿真分析改善设计,确定参数的选取。最后搭建实验电路进行调试分析,经测试,系统在线检测蓄电池时,对UPS工作几乎没有影响,在一定程度上有效地提高了UPS的可靠性和性价比,具有较好的应用价值。
【关键词】：UPS 蓄电池 在线检测 状况显示
【学位授予单位】：福建农林大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TM912;TN86
【目录】：

• 摘要7-8
• Abstract8-10
• 1 绪论10-17
• 1.1 问题的提出10-11
• 1.2 课题的背景11-16
• 1.2.1 不间断电源11-14
• 1.2.2 阀控式铅酸蓄电池14-15
• 1.2.3 UPS蓄电池检测技术15-16
• 1.3 主要研究内容16-17
• 2 一种在线检测和显示蓄电池状况的UPS的硬件设计17-43
• 2.1 硬件的主要构成17-18
• 2.2 UPS蓄电池状况检测方案的确定与相关电路的设计18-21
• 2.2.1 UPS蓄电池检测方案的确定18-20
• 2.2.2 UPS蓄电池检测电路的设计20-21
• 2.3 UPS逆变电路的设计21-31
• 2.3.1 产生SPWM波的方案选择22-24
• 2.3.2 SPWM波发生电路24-30
• 2.3.3 逆变器驱动电路30-31
• 2.4 显示与报警电路31-32
• 2.5 系统其他电路32-35
• 2.5.1 市电检测与转换开关32-33
• 2.5.2 开机/关机电路33
• 2.5.3 辅助电源电路33
• 2.5.4 UPS蓄电池充电电路33-34
• 2.5.5 差分放大电路34-35
• 2.6 UPS主要器件的选择与计算35-43
• 2.6.1 主控芯片的选择35-36
• 2.6.2 变压器的参数计算36-39
• 2.6.3 IGBT的选择39
• 2.6.4 继电器的选择计算39-40
• 2.6.5 蓄电池的配置与其充/放电电阻的选择40-43
• 3 一种在线检测和显示蓄电池状况的UPS软件设计43-50
• 3.1 监控程序的设计43-46
• 3.2 子程序的设计46-50
• 3.2.1 蓄电池充电子程序46-47
• 3.2.2 蓄电池检测子程序47-50
• 4 新型UPS系统的工作原理50-52
• 5 总结与展望52-54
• 参考文献54-56
• 附录一：系统总原理图56-57
• 附录二：SPWM信号的仿真57-60
• 附录三：主要程序60-64
• 附录四：PCB图64-65
• 致谢65

【参考文献】

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本文编号：335864