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蓄电池在线监测系统的研究与设计

作　者: 杜爱宾
导　师: 刘延泉；王仕龙
学　校: 华北电力大学（河北）
专　业: 控制工程
关键词: 蓄电池实时在线监测蓄电池组均匀性数字滤波技术
分类号: TM912
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
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内容摘要

蓄电池作为电力系统和通信系统中的直流系统向外供电的唯一设备,其性能的好坏直接关系到电力系统和通信系统的安全可靠性。本文介绍了对蓄电池监测维护的方法及其现状,然后结合对蓄电池充、放电的化学机理和蓄电池组均匀性的分析,深入探讨了对蓄电池实施在线监测的新方法。论文着重分析了蓄电池在线智能监测装置的硬件电路设计,并对器件选择和参数确定作了具体说明,同时对整个系统的软件设计作了详细分析说明,对数字滤波技术在本系统软件设计中的综合应用进行了具体阐述,最后根据蓄电池的实际现场应用方案,自行设计了一个模拟蓄电池实际运行状态的验证实验,对实验数据作了综合性分析,结果表明各项性能指标达到了最初的设计要求。

全文目录

摘要  4
ABSTRACT  4-8
第一章绪论  8-12
  1.1 引言  8
  1.2 蓄电池监测现状  8-10
    1.2.1 蓄电池的容量监测  8-9
    1.2.2 蓄电池的电压监测  9-10
  1.3 本课题研究的目的和内容  10-11
  本章小结  11-12
第二章蓄电池监测技术基础  12-22
  2.1 蓄电池的电化学原理  12-14
    2.1.1 蓄电池的电池反应  12-13
    2.1.2 蓄电池的电动势  13
    2.1.3 蓄电池的主要技术参数及其定义  13-14
  2.2 蓄电池的充、放电特性  14-17
    2.2.1 蓄电池的充电特性  14-16
    2.2.2 蓄电池的放电特性  16-17
    2.2.3 蓄电池的深度放电(过放电)  17
    2.2.4 故障蓄电池的充放电特性  17
  2.3 蓄电池组的均匀性研究  17-19
    2.3.1 蓄电池组均匀性的重要性  17
    2.3.2 蓄电池组端电压的分布规律  17-19
  2.4 蓄电池电压检测方法  19-21
    2.4.1 浮动地技术  19-20
    2.4.2 采用电阻分压网络  20-21
    2.4.3 其它测量方法  21
  本章小结  21-22
第三章监测控制系统设计  22-41
  3.1 系统总体结构和功能设计  22-23
  3.2 电压采集电路设计  23-25
  3.3 微控制系统 ADuC831 及其外围接口电路  25-39
    3.3.1 ADuC831 性能简介  25-28
      3.3.1.1 速度  26
      3.3.1.2 与其它8051 系列单片机的兼容性  26
      3.3.1.3 模拟 I/O  26
      3.3.1.4 片上外设  26
      3.3.1.5 电源  26
      3.3.1.6 存储器组织  26-27
      3.3.1.7 其它性能  27-28
    3.3.2 片上模数转换器(ADC)的使用及其接口设计  28-29
    3.3.3 温度传感电路  29-31
      3.3.3.1 一线总线技术简介(1-wire bus)  29-30
      3.3.3.2 DS18B20 性能特点  30
      3.3.3.3 DS18B20 与 ADuC831 的接口电路  30-31
    3.3.4 外部数据存储器扩展及其系统时钟  31-32
    3.3.5 人机接口  32-36
      3.3.5.1 液晶显示接口设计  32-33
      3.3.5.2 按键输入电路  33-34
      3.3.5.3 打印机接口电路  34-35
      3.3.5.4 声光报警器接口电路  35
      3.3.5.5 复位电路  35-36
    3.3.6 串行通讯接口  36-39
      3.3.6.1 RS—232 串行通讯接口  36
      3.3.6.2 RS-485 串行通讯接口  36-39
  3.4 电源与 PCB 板设计  39-40
    3.4.1 电源设计  39-40
    3.4.2 PCB 板设计  40
  本章小结  40-41
第四章系统软件设计  41-47
  4.1 系统软件总体功能设计  41-43
  4.2 软件抗干扰技术  43-46
    4.2.1 数字滤波技术及其在本系统中的应用  43-45
      4.2.1.1 数字滤波技术常用算法  43-44
      4.2.1.2 数字滤波技术在本系统中的应用  44-45
    4.2.2 捕捉跑飞程序  45-46
  本章小结  46-47
第五章系统校准及实验验证分析  47-59
  5.1 系统校准  47-51
    5.1.1 ADuC831 片内 ADC 校准  47-49
    5.1.2 电压采集的非线性校正  49-51
      5.1.2.1 非线性校正方法简介  49-50
      5.1.2.2 本系统电压采集的非线性校正  50-51
  5.2 系统模拟实验设计  51-52
    5.2.1 实验内容  51
    5.2.2 模拟实验系统设计  51-52
  5.3 实验结果及分析  52-58
    5.3.1 电压采集的非线性校正实验  52-54
    5.3.2 蓄电池浮充和充、放电运行状态的模拟实验  54-57
      5.3.2.1 浮充状态模拟监测实验结果分析  54-56
      5.3.2.2 充、放电状态模拟监测实验结果分析  56-57
    5.3.3 模拟实验总结  57-58
  本章小结  58-59
第六章总结与展望  59-61
参考文献  61-64
致谢  64-65
在学期间发表的学术论文和参加科研情况  65

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