免維護鉛酸蓄電池在線監測系統的設計
2020-08-24
蓄電池是UPS系統的重要組成部分，對蓄電池進行在線監測，及時掌握蓄電池的健康狀態，對提高UPS系統的可靠性具有重要意義。本文設計了一種基于ARM的蓄電池在線監測系統。該系統可在線監測蓄電池的電壓、電流，同時通過CAN總線將監測到的量傳輸到上位機，選用二階RC等效電路作為蓄電池的模型，利用最小二乘法辨識模型參數并根據開路電壓與SOC的關系估計出蓄電池的荷電狀態(SOC)。通過上位機軟件可以直觀的顯示蓄電池的健康狀態，及時發現失效電池，延長蓄電池的使用壽命，保證UPS系統的安全運行。
隨著信息技術，互聯網及經濟的快速發展，越來越多的用電設備使電網的負荷日益嚴重，并造成電能質量惡化，突然斷電時有發生，嚴重影響了設備的正常運行，為了設備的安全，不間斷電源系統的應用越來越受到人們的重視。目前，UPS主要以閥控式鉛酸電池作為儲能裝置，維修結果表明，近一半以上的UPS 故障是由于蓄電池失效引起的。由于不能準確判斷蓄電池是否失效，如果蓄電池未失效而更換電池，導致蓄電池的實際使用時間遠小于期望的時間，增加了再投資的費用;如果蓄電池已經失效而未更換，則會導致其他蓄電池的損壞。因此準確判斷蓄電池是否失效就顯得尤為重要，全面掌握蓄電池的內部狀態可以使我們更準確的判斷蓄電池的健康狀態。
本文設計出了一種蓄電池在線監測系統，其主要兩部分組成：一部分為下位機，主要用來實時檢測蓄電池的電壓、電流;另一部分為上位機，主要用來建模和計算，同時顯示并預報蓄電池的健康狀況，下位機通過CAN總線將檢測到的數據傳輸給上位機。該系統可在線監測蓄電池的電壓、電流，并進行數據異常分析報警，同時采用遞推最小二乘法來估計出蓄電池的內部參數及荷電狀態。