內(nèi)阻交流放電法在蓄電池在線監(jiān)測(cè)中的應(yīng)用

3.1 MOS管：MOS管的作用是由CPU通過(guò)D/A控制MOS管，使蓄電池向負(fù)載放電，產(chǎn)生特定頻率的、幅值穩(wěn)定的正弦波激勵(lì)信號(hào)。

3.2多路開(kāi)關(guān)：多路開(kāi)關(guān)由CPU控制，進(jìn)行信號(hào)的切換。以實(shí)現(xiàn)蓄電池組中每節(jié)蓄電池內(nèi)阻的測(cè)量。

3.3耦合電容：其作用是隔離直流，而使交流信號(hào)順利通過(guò)。為保證測(cè)量電路的精度，耦合電容要保證嚴(yán)格的匹配性。

3.4可編程帶通濾波器：蓄電池在線工作時(shí)，充電裝置紋波電流可能相當(dāng)大，一些UPS電源的紋波電流有數(shù)安甚至數(shù)十安，遠(yuǎn)大于測(cè)量信號(hào)，如果不采取濾波，后級(jí)的放大器將會(huì)飽和?？删幊處V波器的設(shè)計(jì)可以使頻率接近為測(cè)量信號(hào)頻率，而其它頻率信號(hào)不能通過(guò)。這樣后級(jí)的放大器可以將微弱的測(cè)量信號(hào)進(jìn)行有效的放大。

3.5高速同步A/D轉(zhuǎn)換器：它可以實(shí)現(xiàn)電流信號(hào)和電壓信號(hào)的同步高速采樣，確保電流信號(hào)和電壓信號(hào)嚴(yán)格的相位關(guān)系，并將模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)。

3.6 DSP：雖然經(jīng)過(guò)前級(jí)的濾波去除了大部分干擾信號(hào)，但仍有相當(dāng)?shù)母蓴_信號(hào)和有效信號(hào)一起被采樣進(jìn)來(lái)，如不進(jìn)行處理，將會(huì)嚴(yán)重影響測(cè)量精度。由于只有頻率為fo的信號(hào)為有效信號(hào)，利用DSP的數(shù)字運(yùn)算能力，對(duì)采樣信號(hào)用FFT算法分別提取電流、電壓采樣信號(hào)中頻率為fo的信號(hào)部分進(jìn)行運(yùn)算。電流、電壓采樣信號(hào)送入DSP后，DSP對(duì)信號(hào)進(jìn)行如下處理：

3.6.1對(duì)電流和電壓采樣信號(hào)進(jìn)行FFT變換，分別計(jì)算出電流信號(hào)和電壓信號(hào)的頻譜分布:

3.6.2分別提取頻率為fo的電流和電壓信號(hào)：

電流信號(hào)：I=IoSin(ωoT+φ1)

電壓信號(hào)：U=UoSin(ωoT+φ2)

3.6.3計(jì)算蓄電池的阻抗、內(nèi)阻和相位差：

阻抗為： Z(ω)=Uo/Io×ejφ

相位差為：φ=φ2-φ1.

蓄電池內(nèi)阻為：R= |Z(ω)|×COSφ

3.6.4將結(jié)果送入CPU，并進(jìn)行顯示、存貯，以便進(jìn)行其他分析。

3.7 CPU：采用w利浦公司ARM蕊片LPC2478，對(duì)各個(gè)單元進(jìn)行控制，以及和其它設(shè)備進(jìn)行通訊。

4內(nèi)阻交流放電法測(cè)量?jī)?nèi)阻的特點(diǎn)

4.1安全可靠：蓄電池工作主回路不接入任何器件，測(cè)量回路設(shè)計(jì)有10仟?dú)W的限流電阻和保險(xiǎn)管，測(cè)量回路為高阻設(shè)計(jì)，蓄電池工作回路和測(cè)量回路安全獨(dú)立，互不影響，可以在蓄電池在線工作時(shí)更換蓄電池監(jiān)測(cè)設(shè)備。

4.2放電電流小，對(duì)蓄電池?zé)o損害：因放電電流為0.01--0.05C10，不對(duì)蓄電池產(chǎn)生沖擊，不會(huì)造成柵極板變形及活性物質(zhì)脫落，對(duì)蓄電池壽命無(wú)影響。

4.3抗干擾性強(qiáng)，適應(yīng)于對(duì)工作中的蓄電池進(jìn)行實(shí)時(shí)在線監(jiān)測(cè)：采用可編程帶通濾波器進(jìn)行濾波。用數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)對(duì)信號(hào)進(jìn)行處理，有效地消除了直流充電裝置紋波對(duì)測(cè)量的影響，具有很好的抗干擾性能，適應(yīng)于對(duì)工作中的蓄電池進(jìn)行實(shí)時(shí)在線監(jiān)測(cè)。

4.4測(cè)試精度高，狀態(tài)評(píng)估和壽命預(yù)測(cè)準(zhǔn)確：帶通濾波器+多級(jí)高精度運(yùn)算放大器+數(shù)字信號(hào)處理，使蓄電池內(nèi)阻測(cè)試精度高于傳統(tǒng)的直流放電法和交流注入法測(cè)量蓄電池內(nèi)阻，能準(zhǔn)確反映蓄電池老化狀況及壽命預(yù)測(cè)的要求。蓄電池內(nèi)阻在線測(cè)量精度要在2%以?xún)?nèi)，重復(fù)精度在1%以?xún)?nèi)，目前傳統(tǒng)的直流放電法和交流注入法是無(wú)法達(dá)到的。

4.5測(cè)試的結(jié)果是蓄電池的真實(shí)內(nèi)阻，和測(cè)量時(shí)間、信號(hào)頻率、測(cè)試電流大小無(wú)關(guān)，具有客觀性，也便于數(shù)據(jù)的橫向比較。

5結(jié)束語(yǔ)

利用現(xiàn)代微電腦蕊片處理器CPU來(lái)控制管理蓄電池在線內(nèi)阻測(cè)量技術(shù)，能極大提高蓄電池內(nèi)阻的測(cè)量精度和真實(shí)性，并且具有安全可靠、放電電流小、抗干擾能力強(qiáng)、便于和其它微機(jī)設(shè)備進(jìn)行信息交流和通訊等優(yōu)點(diǎn)，是一種不錯(cuò)的、值得提倡推廣的，新的測(cè)試技術(shù)和方法。可供電站、變電站和有關(guān)供電部門(mén)參考與研討。