BP網(wǎng)絡(luò)在蓄電池電壓監(jiān)測(cè)單元中的應(yīng)用

1 蓄電池電壓監(jiān)測(cè)的必要性

浮充電壓對(duì)蓄電池的容量及壽命有直接影響。高于推薦的極限浮充電壓會(huì)降低電池使用壽命及容量。低于推薦的浮充電壓會(huì)導(dǎo)致電池容量不足。蓄電池容量的減少將導(dǎo)致UPS后備時(shí)間的減少，后備時(shí)間是UPS最主要的性能指標(biāo)之一。所以，需要根據(jù)實(shí)際測(cè)量的溫度調(diào)整蓄電池的充電電壓。

下面舉例說(shuō)明25oC 時(shí)單體浮充電壓(v)與蓄電池壽命的關(guān)系

可見(jiàn)為保證電池的壽命，在環(huán)境溫度25oC時(shí)，浮充電壓應(yīng)該保證在2.25v到2.30v之間，蓄電池浮充電壓偏差只能有50m V。

不同的環(huán)境溫度下，蓄電池浮充電壓不同，之間具有一一對(duì)應(yīng)的非線性關(guān)系，蓄電池生產(chǎn)廠家可以給出一些具體數(shù)據(jù)，對(duì)于蓄電池生產(chǎn)廠家沒(méi)能給出的數(shù)據(jù)，應(yīng)用BP人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)可以擬合出滿(mǎn)足精度要求的未知數(shù)值。

2 智能蓄電池電壓監(jiān)測(cè)單元的構(gòu)成

在當(dāng)今主流UPS電源系列產(chǎn)品中，蓄電池電壓監(jiān)測(cè)單元包括電壓監(jiān)測(cè)模塊，測(cè)溫模塊，監(jiān)測(cè)軟件等。它是UPS電源重要的附件，安裝在電池柜中(如圖1)。BVM采用巡檢的方式可以進(jìn)行單電池電壓監(jiān)測(cè)，每組電池共同使用一個(gè)BVM單元，測(cè)量數(shù)據(jù)通過(guò)RS485總線上傳，經(jīng)RS485/RS232轉(zhuǎn)換器送到PC機(jī)串口，有效地實(shí)現(xiàn)了在線監(jiān)測(cè)蓄電池組中每個(gè)單體蓄電池性能的均衡性，為保障每節(jié)電池良好的供電性能提供檢測(cè)依據(jù)，能準(zhǔn)確的檢測(cè)出蓄電池組中的落后電池。

圖1智能蓄電池監(jiān)測(cè)系統(tǒng)

BVM由51單片機(jī)和A/D轉(zhuǎn)換器等組成，通過(guò)A/D轉(zhuǎn)換器將測(cè)量電壓值與溫度值都送入單片機(jī)中。單片機(jī)EEPROM中存放表格，表中的記錄是蓄電池浮充電壓與環(huán)境溫度一一對(duì)應(yīng)的非線性關(guān)系。通過(guò)查表的方式比較，在某一溫度值下比較表中的電壓值和實(shí)際測(cè)量的蓄電池浮充電壓,若超出設(shè)定范圍則報(bào)警。

3　BP網(wǎng)絡(luò)的作用

具有偏差和至少一個(gè)S型隱含層加上一個(gè)線性輸出層的BP人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)能夠逼近任何有理函數(shù)。由于溫度和浮充電壓間的關(guān)系不會(huì)突變，所以通過(guò)BP人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的運(yùn)算, 可以得到平滑的溫度-浮充電壓曲線。在廠家只提供少量數(shù)據(jù)且未知函數(shù)表達(dá)式的情況下就可以高精度地預(yù)測(cè)出所有未知數(shù)據(jù)。所以通過(guò)BP人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的運(yùn)算可以精確地得到溫度和浮充電壓關(guān)系曲線上的所有數(shù)值。

4 BP網(wǎng)絡(luò)的設(shè)計(jì)與訓(xùn)練

4.1 網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)：

BP網(wǎng)絡(luò)是典型的多層網(wǎng)絡(luò)，分為輸入層，隱含層，輸出層，層與層之間采用全互聯(lián)方式，同一層神經(jīng)元之間不存在相互連接(如圖2)。

因?yàn)檩斎胼敵龈魇且唤M數(shù)據(jù)，所以采用輸入層一個(gè)神經(jīng)元，輸出層一個(gè)神經(jīng)元;設(shè)輸入矩陣為T(mén)，輸出目標(biāo)矢量為V 。

關(guān)鍵在于如何選取隱含層的神經(jīng)元數(shù)。隱含層的神經(jīng)元數(shù)不能太少，否則網(wǎng)絡(luò)不能很好地學(xué)習(xí)，需要訓(xùn)練的次數(shù)太多，訓(xùn)練精度也不高。一般而言網(wǎng)絡(luò)隱含層神經(jīng)元數(shù)越多功能越強(qiáng)，但也不能太多，通常如果能夠解決問(wèn)題，再加上一兩個(gè)神經(jīng)元以加快誤差的下降速度。

經(jīng)驗(yàn)公式有兩個(gè)：

其中S1是隱含層的神經(jīng)元數(shù);

r是輸入層的神經(jīng)元數(shù);s是輸出層的神經(jīng)元數(shù);

S1=4*1+1*1= 5個(gè)神經(jīng)元　　或者

經(jīng)反復(fù)試驗(yàn)決定采用8個(gè)神經(jīng)元, S1=8。