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| 供貨周期 | 現(xiàn)貨 | 規(guī)格 | 12V100AH |
|---|---|---|---|
| 貨號(hào) | HE蓄電池 | 主要用途 | UPS電源,、直流屏,、配電柜 |
產(chǎn)品分類品牌分類
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產(chǎn)品簡介
詳細(xì)介紹
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HE蓄電池HB-12100 12V100AH充放電池內(nèi)阻低 HE蓄電池HB-12100 12V100AH充放電池內(nèi)阻低
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隨著用電設(shè)備對電源系統(tǒng)可靠性要求的進(jìn)一步提高，能夠獲得持續(xù),、穩(wěn)定的純凈電源的UPS得到了越來越廣泛的使用,。在線式UPS工作原理圖如圖1(a)所示，當(dāng)市電供電正常時(shí),，市電一方面經(jīng)充電器給蓄電池充電,，另一方面經(jīng)整流器變成直流后送至變壓器，經(jīng)逆變器變換成高質(zhì)量的交流電供給負(fù)載,；當(dāng)無市電或市電供電異常時(shí),，由蓄電池通過逆變器向負(fù)載提供電能，保證負(fù)載供電不間斷,，此時(shí)UPS電源將*依靠儲(chǔ)存在蓄電池中的能量來維持其逆變器的正常工作,。因此，正確,、及時(shí)地檢測出蓄電池的電壓狀態(tài)就成了UPS系統(tǒng)可靠運(yùn)行的一個(gè)*的組成部分[1,2],。
數(shù)字化控制技術(shù)在UPS中的應(yīng)用日益廣泛[3]。在DSP控制的UPS中,，為了提高系統(tǒng)可靠性,，控制電路和包括蓄電池在內(nèi)的主功率電路必須是隔離的,，如圖1(b)所示，因此DSP必須對電池電壓進(jìn)行隔離采樣[1],。隔離可以在數(shù)字量或模擬量端口實(shí)現(xiàn),結(jié)構(gòu)框圖分別如圖2(a)和圖2(b)所示,。
圖1 在線式UPS的原理框圖 (a)結(jié)構(gòu)框圖 (b)電氣隔離原理框圖
2.電池電壓的檢測方法
2.1 數(shù)字量隔離
參考圖2(a)，先將電池電壓經(jīng)摸數(shù)轉(zhuǎn)換器（ADC）轉(zhuǎn)換成數(shù)字量,，經(jīng)隔離后再送入DSP,。這種方案中，被隔離的是只具有高低電平的數(shù)字信號(hào),，一般的高速光電耦合器即可滿足要求,。但是由于ADC與DSP相連的每根信號(hào)線都需加以隔離，并行ADC雖然可以獲得較快的傳輸速度,，但并行輸出的特點(diǎn)決定了其隔離電路的復(fù)雜性,，從系統(tǒng)的簡單性考慮，宜選用串行ADC來實(shí)現(xiàn),。
該方案的電路實(shí)現(xiàn)原理框圖如圖3所示,，檢測回路主要由串行模數(shù)轉(zhuǎn)換器ADC, 高速光耦和TMS320F240的同步通信接口SPI口組成，通過A/D轉(zhuǎn)換,，模擬輸入量電池電壓被轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號(hào)以適應(yīng)DSP的同步通信接口SPI的傳輸要求,。電池電壓的采樣是用MAXIM公司生產(chǎn)的串行A/D轉(zhuǎn)換器MAX189實(shí)現(xiàn)的，MAX189是+5V,、低功耗的12位串行ADC,，電池電壓E經(jīng)分壓后送入MA189的模擬電壓輸入引腳AIN，在SPI口的同步時(shí)鐘控制下被轉(zhuǎn)化成串行數(shù)據(jù)輸出,，DSP通過讀取SPISOMI寄存器即得到采樣電壓的值,。
接地電阻圖4(a)為MAX189的工作時(shí)序，CS為高電平時(shí),，輸出引腳Dout為高阻狀態(tài),，CS引腳的下跳沿啟動(dòng)A/D轉(zhuǎn)換。應(yīng)用中將DSP的同步通信SPI口設(shè)置為主工作方式,，SPISTE引腳設(shè)置為通用I/O口,，將SPISTE引腳的信號(hào)線經(jīng)隔離后與MAX189的CS引腳相連，通過軟件中改變SPISTE的電平狀態(tài)來決定A/D轉(zhuǎn)換的啟動(dòng)或停止,，從而控制采樣的具體時(shí)間,。A/D轉(zhuǎn)換結(jié)束后,Dout從高阻態(tài)跳變?yōu)楦唠娖剑珼out的上升沿表明A/D轉(zhuǎn)換的結(jié)束,，在此之后即可讀取A/D轉(zhuǎn)換的結(jié)果,。因MAX189是12位的串行數(shù)據(jù)輸出，而TMS320F240的SPI通信口每次至多可以傳輸8個(gè)數(shù)據(jù)位,，故一次采樣結(jié)果須分兩次進(jìn)行接收,。
圖4 A/D和DSP的工作時(shí)序
(a)MAX189工作時(shí)序 (b)SPI口的工作時(shí)
需要注意的是，TMS320F240的SPI通信口提供了四種工作時(shí)序[2],，如圖4(b)所示,，實(shí)驗(yàn)中應(yīng)根據(jù)MAX189的工作方式對SPI口的時(shí)序進(jìn)行適當(dāng)選擇。
2.2 模擬量隔離
參考圖2(b),，該方案是在A/D轉(zhuǎn)換之前進(jìn)行隔離,，即先將電池電壓分壓隔離后再送入ADC進(jìn)行轉(zhuǎn)換。因?yàn)楸桓綦x的信號(hào)是模擬量,，隔離前后的信號(hào)必須成線性關(guān)系,，可以選用精度較高的線性光耦實(shí)現(xiàn)。此處采用HCNR200線性光耦,。
HCNR200線性光耦合器是由一個(gè)紅外光LED照射分叉配置的一個(gè)隔離反饋二極管和一個(gè)輸出光二極管組成,，如圖5(a)。LED的光通量決定流經(jīng)兩個(gè)二極管的電流的大小,。由于HCNR200內(nèi)部特殊的制造工藝,，在一定的輸入電流范圍里，它的電流傳輸比保持不變,，輸出光二極管產(chǎn)生的電流信號(hào)與反饋光二極管產(chǎn)生的電流信號(hào)成線性比例關(guān)系,。由圖5(b)：
(1)
(2)
式(1)、(2)中
分別為隔離反饋二極管和輸出二極管的電流,，
為電池電壓經(jīng)分壓后的值,，
為輸出結(jié)果，送到TMS320F240的A/D轉(zhuǎn)換成數(shù)字量以供CPU的處理,。
根據(jù)式(1),、(2)，輸出電壓與輸入電壓的關(guān)系表達(dá)式如下：
(3)
式（3）中
為電流傳輸比,，HCNR200的K約為0.85—1.25
接地電阻圖5(b)中Q1,R3,R4,R5,R6構(gòu)成了LED的驅(qū)動(dòng)回路,，因Q1的放大作用，使得在輸入電壓較小的情況下,，LED的電流不致于太小,。該驅(qū)動(dòng)回路的加入提高了系統(tǒng)的增益，保證了低輸入電壓情況下光耦的線性度,。
3. 實(shí)驗(yàn)結(jié)果及其分析
3.1采用數(shù)字量隔離時(shí)
表1為采用TMS320F240的同步通信接口SPI進(jìn)行電池電壓采樣的實(shí)驗(yàn)結(jié)果,，表中AIN為電池電壓分壓后的模擬值，Do為理論計(jì)算值,，Ds為實(shí)際采樣值,。表中Do由下列公式算得：
(4)
其中
為基準(zhǔn)電壓，本實(shí)驗(yàn)中為5V,；12為ADC的位數(shù),。
采樣結(jié)果的精度與實(shí)驗(yàn)中ADC的轉(zhuǎn)換精度以及ADC所用的基準(zhǔn)的精度有關(guān),，在使用中應(yīng)盡量運(yùn)用精度較高的基準(zhǔn)。
3.2采用模擬量隔離時(shí)
根據(jù)圖5(b)所示的檢測電路進(jìn)行實(shí)驗(yàn),，實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,，輸入電壓與輸出電壓呈現(xiàn)很好的比例關(guān)系。由式(3)可知,，輸出與輸入的比值大小與電阻
及傳輸比K有關(guān),，但對于不同的芯片，傳輸比K值有所不同,，實(shí)驗(yàn)中將電阻
以一個(gè)略小于
的電阻
和一個(gè)可調(diào)電阻
串聯(lián)組成,，使用前預(yù)先調(diào)節(jié)使其滿足以下關(guān)系：
（6）
則式（3）可轉(zhuǎn)化為：
?。?）
接地電阻表2為采用該校正方法后的檢測結(jié)果,，其中
,
為滿刻度為
的電位器。AIN為電池電壓分壓后的值,，Vout為光耦隔離后的實(shí)驗(yàn)值,，Do為DSP采樣的理論計(jì)算值，Ds為實(shí)際采樣值,。
表1 數(shù)字量隔離的實(shí)驗(yàn)結(jié)果
表2 模擬量隔離的實(shí)驗(yàn)結(jié)果
4.結(jié)論
比較采用數(shù)字量和模擬量隔離的兩種蓄電池采樣方法,，數(shù)字隔離方式略優(yōu)。MAX189的外圍器件很少,，具有硬件實(shí)現(xiàn)較簡單的優(yōu)點(diǎn),，但要占據(jù)DSP的SPI通信接口，因此在同步通信接口空閑的情況下是一個(gè)很好的選擇,。
運(yùn)用線性光耦檢測電池電壓的方法不需要占用DSP的通信接口,，無須外加模數(shù)轉(zhuǎn)換器（可運(yùn)用DSP內(nèi)含的10位ADC），但線性光耦的增益需要電位器調(diào)節(jié),，且必須使用兩片運(yùn)放以及一些外圍器件,，硬件電路稍復(fù)雜些。
參考文獻(xiàn)
[1] 向建玲,，基于DSP的UPS數(shù)字化控制技術(shù)研究,，南京航空航天大學(xué)[碩士學(xué)位論文]，2003.2
[2] 謝力華,，蘇彥民,，正弦波逆變電源的數(shù)字控制技術(shù)，電力電子技術(shù),，2001年第6期,，pp52-55
[3] Liviu Mihalache, DSP control Method of Single Phase Inverters for UPS Applications, IEEE APEC, 2002,13.5(CD-ROM)