UPS系统中蓄电池充电的研究

目前阀控密封铅酸蓄电池以其密封好、无泄漏、无污染及无需维护等优点得到了越来越广泛的应用。蓄电池的充放电是一个复杂的电化学过程,尽管很多厂商都称蓄电池有10年的使用寿命,但在实际应用中,由于充电方式太简单,这些蓄电池的实际寿命还不到标称寿命的一半。为了延长蓄电池的使用寿命,必须采用合理的充电方法并建立完善的管理系统。本文介绍了阀控式密封铅酸蓄电池在UPS中的使用,重点介绍蓄电池充电方法和充电系统的设计。 第二章研究了由12脉波整流电路和双重buck降压电路组成的充电系统主电路拓扑结构,详细介绍了两种电路的工作原理,并介绍了主要器件的参数设计。12脉波整流电路相比一般的整流电路具有很多的优点,其输出直流的谐波阶次更高,有利于滤波器的设计。双重buck电路提高了系统的可靠性,在一个开关管发生故障时,另一个仍能保证系统正常运行。 第三章阐述了蓄电池充电系统的控制策略,在对蓄电池各种充电方法进行研究的基础上,提出了恒压限流的两阶段充电模式,即在充电前期限制充电电流,而在充电后期采用恒压充电。温度对蓄电池充电的影响也非常大,在设置充电电压时要加上温度补偿。本章研究了双重buck电路的数学模型,设计了系统的控制框图,采用电压、电流两个闭环进行控制,任何时候都只有一个闭环控制起作用。最后采用PI调节器来改善系统的动态、稳态性能。 第四、五章介绍了以TMS320LF240芯片为核心的控制系统的软、硬件实现。第四章阐述了硬件电路的设计,包括开关管的驱动电路、控制芯片的复位电路、采样接口电路、故障封锁电路以及状态编码电路,详细说明了控制功能和各种保护功能的实现。第五章着重讲述了软件的设计方法及各部分的流程图。 最后搭建了一台实验样机,实验表明该系统能很好的实现蓄电池的恒压限流充电。