一种配电网专用24VDC-UPS直流不间断电源方案的设计

于电机启动所需的电流较大，在此系统中通过蓄电池放电来达到这个目的。在启动前，人为发出一个信号，使充电器的电压下跌，此时蓄电池投入工作。

　　4)充电电压可控 改变蓄电池的充电电压即是改变充电器的输出，而在R3端并接不同的电阻R1，R2即可改变输出电压，用户可以根据需要自行设定电压。

　　3.3 电池的参数检测

　　1)充电电流Ic和放电电流Id 当蓄电池处于充电状态时，由于D4的箝位作用，负载电流Io完全由充电器提供，此时R7的端电压UR7=IoR7，Id=0，IR8=Io+Ic，取R7=R8则

　　Ic=(UR8-UR7)/R7;

　　当由蓄电池单独供电时，D4的箝位作用消失，此时UR8=0，Ic=0，因此，Id=Io=UR7/R7，所以，只要将UR7和UR8通过差分放大器得到0～5V的电流信号，送至PIC16C73的两个A/D转换通道，通过微处理器的处理，可以检测任一时刻的Ic和Id。

　　2)电池电压 由于采用两个12V电池串联，所以，应分别检测蓄电池端压，电压输出通过电阻分压获得电压采样值。当检测到电池电压UB1(UB2)出现"(UB1-12)|/12≥δ0(δ0是均衡率，此处取4%)时，表示该电池电压充电不均衡，应采取相应的措施。

　　3)电池温度 采用AD590温度传感器，将温度采样值送到单片机，当检测到电池温度超过80℃的时间大于10min时，立即撤销放电控制信号，并将R5的高电平变为低电平，使继电器断开。

　　4)电池容量 电池容量检测问题一直是蓄电池管理中的难点，通常的做法有:基于电动势的容量预测、基于电池内阻的容量预测、同时基于电池内阻与电动势的容量预测、基于电流放电率的容量预测、基于电流时间积分的容量预测等。在本系统中，由于负载的变化遵从Io=0.2n(n为并联负载的个数)，因此，容量检测采用电流时间积分的容量预测，会使检测简单可行。电池放电容量CΔ=Iddt，由于负载的投切，电流发生变化遵从固定的规律，所以CΔ=0.2n1t1+0.2n2t2(n1t1，n2t2为不同负载作用的时间)。如果知道电池放电前的初始容量Co的话，则变化后的电池容量Cx=Co-CΔ。这种方法相对比较简单，容易实现，而且可以采用系统本身所具有的电流采样电路，无需外加特殊设备。

　　3.4 剩余时间的预测

　　电池容量预测的目的是为了获得电池系统能够提供的工作时间的相关信息，因此，实际上我们只须知道在当前条件下(电压、电流、温度)电池系统还能够提供的工作时间。在某一时刻，电压、电流、温度值可以测量得到，那么，我们就能预测该电池在此电流下恒流放电的可持续时间，即系统中有这样一张表，将电压分成几档，电流也分成几档，如表1所列。

　　表1 电池容量预测表 　 Io Ix Im

表中的t(n，m)为以Im放电，电压达到Vn时所剩的时间

　　系统所要做的工作就是将该表填满，并且根据某一时刻的端电压和电流，从该表中计算出该电池在该电流下还能够运行的时间。电压电流的分档区间的大小决定了电池剩余容量预测的精度。下面以12A•h/12V的铅酸电池为例来说明该系统的工作过程。

　　1)表格的初始化 初始化可以由两种方法，其一，通过电池厂商提供的电池放电曲线获得数据;其二，就是从运行中获得数据。初始化数据并不需要将表格填满，但是初始化数据的多寡决定了系统运行初期剩余容量预测的准确度。我们将电流分为4档：0.05C/0.1C/0.15C/0.2C，而电压以0.1V分为一档。

　　2)修正电压 在不同的放电电流时，电池内阻以及极化电压是不同的，因此，首先必须获得不同放电电流下的修正电压。以0.05C为基准，对电池进行放电实验，得出不同电压点的修正电压。

　　3)预测剩余时间 根据初始化的结果，获得预测表中的一部分数据，如果从预测表中已知t(V1，I2)时，预测以I1放电达到V1时剩余的时间，采用换算公式(2)预测。

　　t(V1，I1)=t(V1-Vx2+Vx1，I2)×I2/I1(2)

　　式中：t(V1，I1)是以I1放电，当电池电压达到V1时剩余的时间;

　　Vxn是各电流相应的修正电压。

　　I2的选择考虑就近的原则以保证预测的准确度。选择最近一次放电结果进行预测，例如：上次用0.1C放电，这次要预测0.2C，则I2取0.1C。这是因为电池的物理化学状态随时在变，时间越靠近，结果应该越准确。该方法预测剩余时间的误差在15min以下，在实际应用中可以提高时间和电压的测量精度从而提高预测的准确度。

　　4)预测表的修正 预测表的修正在电池放电至截至电压时进行分为几种情况：

　　(1)放电结束前，电池恒流放电，对该恒流值下的放电预测表进行修正;

　　(2)放电完毕前，电池经过几种电流放电，通过时间折算公式(2)修正这几种电流相应电压预测表;

　　(3)在不同温度下，按-4mV/℃进行修正。

　　图4为剩余时间预测程序流程图。

图4 剩余时间预测程序流程图