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大功率UPS电源蓄电池管理的研究

作　者: 齐鑫
导　师: 李国锋
学　校: 大连理工大学
专　业: 电工理论与新技术
关键词: UPS 蓄电池 DSP PWM 脉冲充电管理
分类号: TM912
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
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内容摘要

随着科技的飞速发展,越来越多的用电设备运用到了日常的生产、生活和科研等领域。而市电突然的停电会引起重要数据丢失、设备失灵等一系列严重后果。UPS的产生很好的解决了突然停电带来的恶果。UPS是不间断电源(Uninterruptible Power System)的英文缩写,是能够提供连续、稳定、不间断的电源供应的重要设备。它在市电停止供应的时候,仍然能够保持一段供电时间,使人们有时间完成保存重要数据或控制关闭设备等动作。众所周知,蓄电池作为UPS的心脏,有着举足轻重的地位。根据相关统计,大约30%的UPS电源故障是由于蓄电池的损坏造成的。因此,蓄电池管理系统的好坏直接关系着UPS系统整体运行状况是否正常。本文首先对UPS整体电路进行了分析,具体介绍了各个部分的工作原理,尤其对充放电管理模块,分析了各部件的性能,以及参数的计算。其次,分析研究了阀控式铅酸蓄电池的充放电机理,针对其充放电特性,基于传统的三段式充电模式,采用了目前最为先进的脉冲技术对蓄电池进行充放电管理。在控制芯片的选择上,经过反复对比,决定采用德州仪器(TI)公司的DSP芯片TMS320F2812,作为主控芯片。通过程序控制,实现了运用可调脉冲宽度,智能地对铅酸蓄电池进行充放电管理的目的。再次,对各辅助功能,例如电压、电流检测,故障报警,报警确认和抗干扰措施等模块进行了介绍,分析了DSP主控芯片如何进行A/D转换,取得、计算并返回动作的过程。最后,通过对部分实验数据和波形和程序的分析,讨论了所得成果,仍存在的问题及解决方案。

全文目录

摘要  4-5
Abstract  5-8
引言  8-13
1 阀控式铅酸蓄电池的充放电原理及影响因素  13-22
  1.1 VRLA蓄电池充放电原理  13-16
    1.1.1 VRLA蓄电池充电原理  13-15
    1.1.2 VRLA蓄电池放电原理  15-16
  1.2 蓄电池的钝化  16-20
    1.2.1 稳定钝化与不稳定钝化  16
    1.2.2 钝化的影响因素  16-19
    1.2.3 脉冲充电对于钝化的影响  19-20
  1.3 其他影响电池寿命的因素  20-22
    1.3.1 外部因素  20-21
    1.3.2 内部因素  21-22
2 蓄电池充放电管理系统的硬件设计  22-45
  2.1 充放电系统的几种工作原理  22-23
    2.1.1 蓄电池恒流充电  22
    2.1.2 蓄电池恒压限流充电  22-23
    2.1.3 蓄电池脉冲充电  23
  2.2 充放电系统主电路的设计  23-40
    2.2.1 硬件电路参数的选择  23-40
  2.3 控制电路的设计  40-45
    2.3.1 主控芯片介绍  40-41
    2.3.2 检测电路的设计  41-45
3 蓄电池充放电管理系统软件的设计  45-50
  3.1 主程序拓扑结构  45-47
    3.1.1 A/D转换  46
    3.1.2 掉电检测中断  46-47
  3.2 蓄电池充放电管理系统中断程序  47-48
    3.2.1 充电中断的设计  47-48
    3.2.2 放电中断的设计  48
  3.3 液晶显示模块程序流程图  48-50
4 各部分保护电路的实现  50-55
  4.1 硬件保护  50-53
    4.1.1 充放电电流监测  50-52
    4.1.2 其他硬件保护设计  52-53
  4.2 软件保护  53-55
    4.2.1 PID调节  53-54
    4.2.2 其他软件保护设计  54-55
5 实验结果及讨论  55-62
  5.1 单独充电阶段  55
  5.2 加入放电脉冲的充电阶段  55-59
  5.3 放电阶段  59-62
结论  62-63
参考文献  63-67
附录A 实物图  67-68
攻读硕士学位期间发表学术论文情况  68-69
致谢  69-71

大功率UPS电源蓄电池管理的研究

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