數(shù)字化控制UPS中電池電壓的檢測(cè)方法
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時(shí)間：2012-03-05
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技術(shù)方案與實(shí)用技巧
隨著用電設(shè)備對(duì)電源系統(tǒng)可靠性要求的進(jìn)一步提高，能夠獲得持續(xù)、穩(wěn)定的純凈電源的UPS得到了越來(lái)越廣泛的使用。在線式UPS工作原理圖如圖1(a)所示，當(dāng)市電供電正常時(shí)，市電一方面經(jīng)充電器給蓄電池充電，另一方面經(jīng)整流器變成直流后送至變壓器，經(jīng)逆變器變換成高質(zhì)量的交流電供給負(fù)載；當(dāng)無(wú)市電或市電供電異常時(shí)，由蓄電池通過(guò)逆變器向負(fù)載提供電能，保證負(fù)載供電不間斷，此時(shí)UPS電源將完全依靠?jī)?chǔ)存在蓄電池中的能量來(lái)維持其逆變器的正常工作。因此，正確、及時(shí)地檢測(cè)出蓄電池的電壓狀態(tài)就成了UPS系統(tǒng)可靠運(yùn)行的一個(gè)必不可少的組成部分[1,2]。
數(shù)字化控制技術(shù)在UPS中的應(yīng)用日益廣泛[3]。在DSP控制的UPS中，為了提高系統(tǒng)可靠性，控制電路和包括蓄電池在內(nèi)的主功率電路必須是隔離的，如圖1(b)所示，因此DSP必須對(duì)電池電壓進(jìn)行隔離采樣[1]。隔離可以在數(shù)字量或模擬量端口實(shí)現(xiàn),結(jié)構(gòu)框圖分別如圖2(a)和圖2(b)所示。
2.電池電壓的檢測(cè)方法
2.1 數(shù)字量隔離
參考圖2(a)，先將電池電壓經(jīng)摸數(shù)轉(zhuǎn)換器（ADC）轉(zhuǎn)換成數(shù)字量，經(jīng)隔離后再送入DSP。這種方案中，被隔離的是只具有高低電平的數(shù)字信號(hào)，一般的高速光電耦合器即可滿足要求。但是由于ADC與DSP相連的每根信號(hào)線都需加以隔離，并行ADC雖然可以獲得較快的傳輸速度，但并行輸出的特點(diǎn)決定了其隔離電路的復(fù)雜性，從系統(tǒng)的簡(jiǎn)單性考慮，宜選用串行ADC來(lái)實(shí)現(xiàn)。
該方案的電路實(shí)現(xiàn)原理框圖如圖3所示，檢測(cè)回路主要由串行模數(shù)轉(zhuǎn)換器ADC, 高速光耦和TMS320F240的同步通信接口SPI口組成，通過(guò)A/D轉(zhuǎn)換，模擬輸入量電池電壓被轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號(hào)以適應(yīng)DSP的同步通信接口SPI的傳輸要求。電池電壓的采樣是用MAXIM公司生產(chǎn)的串行A/D轉(zhuǎn)換器MAX189實(shí)現(xiàn)的，MAX189是+5V、低功耗的12位串行ADC，電池電壓E經(jīng)分壓后送入MA189的模擬電壓輸入引腳AIN，在SPI口的同步時(shí)鐘控制下被轉(zhuǎn)化成串行數(shù)據(jù)輸出，DSP通過(guò)讀取SPISOMI寄存器即得到采樣電壓的值。
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