一種配電網(wǎng)專用24V直流不間斷電源的設(shè)計

通過采樣電路，實時將電池的端電壓，放電電流，充電電流，電池溫度，交流停電，充電器故障信號等送給PIC16C73處理。處理后的數(shù)據(jù)可以送給現(xiàn)場的LCD顯示，以便現(xiàn)場巡檢；數(shù)據(jù)送給上位機(jī)，可以實現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)控。

4）開關(guān)電源集成控制器TL494可以輸出兩路互補的脈沖控制信號，也可以實現(xiàn)單端輸出。最小死區(qū)為3％而且可調(diào)，內(nèi)有穩(wěn)壓和過流保護(hù)運放。

3 電池管理方案及功能實現(xiàn)

電池管理部分硬件圖如圖3所示。

圖3 電池管理部分硬件圖

3.1 電池容量的選擇

按滿足交流停電狀態(tài)下持續(xù)放電的要求。在廠家提供蓄電池容量變換系數(shù)K_c的條件下，采用式（1）計算容量C^[3]

C=IG/(K_cδ_Tδ_K) （1）

式中：I為按配電網(wǎng)最大負(fù)荷電流設(shè)計；

G為蓄電池獨立供電時間，由配電網(wǎng)可靠性等級決定；

δ_T為蓄電池放電容量溫度系數(shù)，在15～25℃環(huán)境溫度下，溫度每增高或降低1℃時，容量隨溫度變化增加或減小0.006至0.007的額定容量，δ_T=1＋0.006(T－25℃)；

δ_K為蓄電池衰老系數(shù)，一般取0.8。

根據(jù)以上原則，并結(jié)合實際應(yīng)用場合，本系統(tǒng)選擇了2個12A·h/12V的鉛酸蓄電池串聯(lián)。

3.2 電池管理的硬件實現(xiàn)

交流上電后，一方面通過R₄和D₃對蓄電池充電，同時為后一級提供輸入，此時繼電器K₁吸合，但由于D₄反偏，蓄電池不對負(fù)載放電；在交流停電或蓄電池放電狀態(tài)時，D₁反偏截止，此時蓄電池通過繼電器觸點及D₄對負(fù)載供電。當(dāng)檢測到電池電壓≤21V時，停止供電，系統(tǒng)處于完全停電狀態(tài)，應(yīng)當(dāng)避免這種情況的發(fā)生。R₇和R₈用來檢測電池的充放電電流。在充電狀態(tài)下，28V直流輸出恒定，當(dāng)處于放電狀況下，該輸出會有變化的。

1）直流啟動 在交流失電的情況下，可以直接按一下S₁，蓄電池為負(fù)載供電，同時，R₅端為高電平，繼電器K₁吸合，即使S₁斷開，也不會中斷供電，對S₁形成自鎖。

2）放電控制 由于在大多數(shù)情況下，電池處于充電狀態(tài)，這對于電池的使用壽命有很大的影響。因此，在一定的時間里應(yīng)使電池放電。在該系統(tǒng)中，放電分手動放電和自動定時放電。定時的長短根據(jù)用戶的要求而定，一般定為60天，單片機(jī)內(nèi)部計時器計時到達(dá)后，給出放電信號。放電信號通過硬件電路，在R₃端并上一電阻R₁，使得TL494腳1的電位上升，控制脈沖變窄，輸出電壓變低，使D₁處于反偏截止，此時，蓄電池單獨對負(fù)載供電，前一級DC/DC相當(dāng)于空載狀態(tài)。根據(jù)電池廠家的建議，將電池的放電終了電壓設(shè)為10.5V×2=21V，當(dāng)檢測到蓄電池電壓≤21V時，撤銷放電信號，充電器對蓄電池充電，同時為負(fù)載提供能量。

3）電機(jī)啟動 由于電機(jī)啟動所需的電流較大，在此系統(tǒng)中通過蓄電池放電來達(dá)到這個目的。在啟動前，人為發(fā)出一個信號，使充電器的電壓下跌，此時蓄電池投入工作。

4）充電電壓可控 改變蓄電池的充電電壓即是改變充電器的輸出，而在R₃端并接不同的電阻R₁，R₂即可改變輸出電壓，用戶可以根據(jù)需要自行設(shè)定電壓。