蓄電池組交流阻抗測量電路及電源供電系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型涉及電源供電技術(shù)領(lǐng)域，更具體地說，涉及一種蓄電池組交流阻抗測量電路及電源供電系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]蓄電池組作為電力電源系統(tǒng)的備用能源，主要擔(dān)負著為電力系統(tǒng)中二次線系統(tǒng)提供安全、穩(wěn)定、可靠的電力保障。電力電源供電系統(tǒng)正常時蓄電池組處于浮充電備用狀態(tài)，當(dāng)電力電源供電系統(tǒng)故障失電時，蓄電池組迅速向直流系統(tǒng)的負荷提供電能。蓄電池組的穩(wěn)定性和在放電過程中能夠提供給負載的實際容量對確保電力設(shè)備的安全運行具有非常重要的意義。
[0003]蓄電池經(jīng)過一定時間的使用后，會因諸如活性物質(zhì)脫落、板柵腐蝕、硫化等因素，而使容量逐漸降低直至失效。當(dāng)失效的蓄電池未能得到及時的處理，直流系統(tǒng)電源將無法確保電力設(shè)備的安全運行，可能造成重大事故。蓄電池組交流阻抗的變化可以體現(xiàn)其自身容量情況、蓄電池健康狀況，進而判斷是否失效，為是否更換不健康的蓄電池提供依據(jù)。然而，目前仍未存在有效測量蓄電池組交流阻抗的方案。
【實用新型內(nèi)容】
[0004]本實用新型要解決的技術(shù)問題在于，針對現(xiàn)有的上述沒有有效測量蓄電池組交流阻抗方案的缺陷，提供一種蓄電池組交流阻抗測量電路及電源供電系統(tǒng)。
[0005]本實用新型解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是:構(gòu)造一種蓄電池組交流阻抗測量電路，所述蓄電池組交流阻抗測量電路包括蓄電池組、主控制器、電池電壓采集電路、電池電流采集電路、有源負載、負載控制電路和負載電流采集電路；
[0006]所述電池電壓采集電路采集所述蓄電池組中各節(jié)蓄電池的電壓，并將電池電壓信號輸出至所述主控制器;所述電池電流采集電路采集流過所述蓄電池組的電流，并將電池電流信號輸出至所述主控制器;所述負載控制電路根據(jù)所述主控制器輸出的信號生成控制信號輸出負載控制信號，以控制所述有源負載通路導(dǎo)通;所述負載電流采集電路采集流過所述有源負載的電流，并將負載電流信號輸出至所述主控制器，所述主控制器根據(jù)所述電池電壓信號、電池電流信號和負載電流信號確定各節(jié)蓄電池的交流阻抗。
[0007]在一些實施例中，所述電池電壓采集電路包括電池通道開關(guān)組、運算放大器和第一 A/D轉(zhuǎn)換器；
[0008]所述蓄電池組包括η節(jié)蓄電池，所述電池通道開關(guān)組包括2η個電池通道開關(guān)，其中，η > I;
[0009]所述運算放大器的同相輸入端通過一電池通道開關(guān)與一蓄電池的正極連接，所述運算放大器的反相輸入端通過一電池通道開關(guān)與一節(jié)蓄電池的負極連接，所述運算放大器的輸出端與所述第一 A/D轉(zhuǎn)換器的輸入端連接，所述第一 A/D轉(zhuǎn)換器的輸出端與所述主控制器的電壓檢測端連接。
[0010]在一些實施例中，所述電池電流采集電路包括第一電流采集器和第二A/D轉(zhuǎn)換器；
[0011]所述第一電流采集器與所述蓄電池組串聯(lián)，所述第一電流采集器的采集輸出端與所述第二 A/D轉(zhuǎn)換器的輸入端連接，所述第二 A/D轉(zhuǎn)換器的輸出端與所述主控制器的電池電流檢測端連接。
[0012]在一些實施例中，所述有源負載為電子開關(guān)，所述電子開關(guān)的受控端與增益放大器連接，所述電子開關(guān)的輸入端通過一負載通道控制開關(guān)與所述蓄電池組的正極連接，所述電子開關(guān)的輸出端與所述負載電流采集電路連接。
[0013]在一些實施例中，所述電子開關(guān)為MOS管或三極管。
[0014]在一些實施例中，所述負載控制電路包括信號發(fā)生器和增益放大器；
[0015]所述信號發(fā)生器的輸入端與所述主控制器的信號生成控制輸出端連接，所述信號發(fā)生器的輸出端與所述增益放大器的輸入端連接，所述增益放大器的輸出端與所述電子開關(guān)的受控端連接。
[0016]在一些實施例中，所述信號發(fā)生器為直接數(shù)字式頻率合成器或鎖相式頻率合成器；
[0017]所述增益放大器為程控增益放大器或壓控增益放大器。
[0018]在一些實施例中，所述負載電流采集電路包括第二電流采集器和第三A/D轉(zhuǎn)換器；
[0019]所述第二電流采集器的電流輸入端與所述電子開關(guān)的輸出端連接，所述第二電流采集器的電流輸出端與所述蓄電池組的負極連接，所述第二電流采集器的采集輸出端與所述第三A/D轉(zhuǎn)換器的輸入端連接，所述第三A/D轉(zhuǎn)換器的輸出端與所述主控制器的負載電流檢測端連接。
[0020]在一些實施例中，所述主控制器與所述電池電壓采集電路、電池電流采集電路、負載控制電路和負載電流采集電路之間連接有隔離電路。
[0021]本實用新型還提供一種電源供電系統(tǒng)，該電源供電系統(tǒng)包括前述蓄電池組交流阻抗測量電路。
[0022]本實用新型的有益效果是，本實用新型所提供的蓄電池組交流阻抗測量電路通過電池電壓采集電路采集各節(jié)蓄電池的電壓，電池電流采集電路采集流過整組蓄電池組的電流，負載控制電路控制負載通路導(dǎo)通且負載電流采集電路采集流過有源負載的電流，以及主控制器根據(jù)各節(jié)蓄電池的電壓、流過蓄電池組的電流及有源負載的電流確定各節(jié)蓄電池的交流阻抗，從而能夠在線測量出蓄電池組中各節(jié)蓄電池的交流阻抗。
【附圖說明】
[0023]下面將結(jié)合附圖及實施例對本實用新型作進一步說明，附圖中:
[0024]圖1是本實用新型一些實施例中蓄電池組交流阻抗測量電路的模塊示意圖；
[0025]圖2是本實用新型另一些實施例中蓄電池組交流阻抗測量電路的模塊示意圖；
[0026]圖3是圖1中蓄電池組交流阻抗測量電路一具體實施例的電路結(jié)構(gòu)示意圖；
[0027]圖4是圖1中蓄電池組交流阻抗測量電路另一具體實施例的電路結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實施方式】
[0028]為了對本實用新型的技術(shù)特征、目的和效果有更加清楚的理解，現(xiàn)對照附圖詳細說明本實用新型的【具體實施方式】。
[0029]本實用新型的蓄電池組交流阻抗測量電路可應(yīng)用于電力、石油、化工、鐵路、煤炭等行業(yè)的發(fā)電廠和變電站，以及通信領(lǐng)域等，如圖1所示，本實用新型一些實施例中的包括蓄電池組1、主控制器20、電池電壓采集電路30、電池電流采集電路40、有源負載50、負載控制電路60和負載電流采集電路70。
[0030]所述電池電壓采集電路30采集所述蓄電池組10中各節(jié)蓄電池的電壓，并將電池電壓信號輸出至所述主控制器20;所述電池電流采集電路40采集流過所述蓄電池組10的電流，并將電池電流信號輸出至所述主控制器20;所述負載控制電路60根據(jù)所述主控制器20輸出的信號生成控制信號輸出負載控制信號，以控制所述有源負載50通路導(dǎo)通;所述負載電流采集電路70采集流過所述有源負載50的電流，并將負載電流信號輸出至所述主控制器20，所述主控制器20根據(jù)所述電池電壓信號、電池電流信號和負載電流信號確定各節(jié)蓄電池的交流阻抗。
[0031]在本實用新型實施例中，蓄電池組10可由直流充電機充電，蓄電池組10的正極連接直流充電機(圖未示出)的正極，蓄電池組10的負極連接直流充電機的負極；電池電壓采集電路30的輸入端與蓄電池組1中各節(jié)蓄電池的正極和負極連接，電池電壓采集電路30的輸出端與主控制器20的電壓檢測端連接;電池電流采集電路40的輸入端與蓄電池組1的負極連接，電池電流采集電路40的輸出端與主控制器20的電池電流檢測端連接;負載控制電路60的輸入端與主控制器20的信號生成控制輸出端連接，負載控制電路60的輸出端與有源負載50的受控端連接;有源負載50連接于蓄電池組10的正極和負載電流采集電路70的輸入端之間，電流采集電路的輸出端與主控制器20的負載電流檢測端連接。
[0032]蓄電池組10由直流充電機充電時，電池電壓采集電路30采集蓄電池組10中各節(jié)蓄電池的電壓，并將采集到的電池電壓信號輸出至所述主控制器20;所述電池電流采集電路40采集流過所述蓄電池組10的電流，并將采集到的電池電流信號輸出至所述主控制器20。主控制器20接收到電池電壓采集電路30輸出的電池電壓信號和電池電流采集電路40輸出的電池電流信號后，向負載控制電路60輸出信號生成控制信號，所述負載控制電路60根據(jù)所述主控制器20輸出的信號生成控制信號輸出負載控制信號，負載控制電路60輸出的負載控制信號為不同頻率的正弦信號，以控制所述有源負載50通路導(dǎo)通，從而通過有源負載50控制流過所述蓄電池組10的電流。有源負載50通路導(dǎo)通后，蓄電池組10放電，此時電流流過有源負載50，負載電流采集電路70采集流過有源負載50的電流，并將采集到的負載電流信號輸出至主控制器20;所述主控制器20根據(jù)所述電池電壓信號、電池電流信號和負載電流信號確定各節(jié)蓄電池的交流阻抗。
[0033]相對于現(xiàn)有技術(shù)，本實用新型的蓄電池組交流阻抗測量電路通過電池電壓采集電路30采集各節(jié)蓄電池的電壓，電池電流采集電路40采集流過整組蓄電池組10的電流，負載控制電路60控制負載通路導(dǎo)通且負載電流采集電路70采集流過有源負載50的電流，以及主控制器20根據(jù)各節(jié)蓄電池的電壓、流過蓄電池組10的電流及有源負載50的電流確定各節(jié)蓄電池的交流阻抗，從而通過本實用新型的蓄電池組交流阻抗測量電路能夠在線測量出蓄電池組1中各節(jié)蓄電池的交流阻抗。
[0034]本實用新型另一些實施例中，如圖2所示，與圖1所示蓄電池組交流阻抗測量電路不同的是，圖2中的蓄電池組交流阻抗測量電路所述主控制器20與所述電池電壓采集電路30、電池電流采集電路40、負載控制電路60和負載電流采集電路70之間連接有隔離電路80。通過隔離電路80將電池電壓采集電路30、電池電流采集電路40、負載控制電路60和負載電流采集電路70與主控制器20進行隔離，即將信號采集端與信號處理端進行隔離，以降低兩端之間的信號干擾。
[0035]如圖3或圖4所示，所述電池電壓采集電路30包括電池通道開關(guān)組31、運算放大器OPAl和第一 A/D轉(zhuǎn)換器32。
[0036]所述蓄電池組10包括η節(jié)蓄電池BI?Bn，所述電池通道開關(guān)組31包括2η個電池通道開關(guān)S1 +、S1-?Sn+、Sn-，在本實施例中，1，即蓄電池組10可以是一節(jié)蓄電池，也可以是多節(jié)蓄電池串聯(lián)。
[0037]所述運算放大器OPAl的同相輸入端通過一電池通道開關(guān)與一蓄電池的正極連接，所述運算放大器OPAl的反相輸入端通過一電池通道開關(guān)與一蓄電池的負極連接，例如，圖3或圖4中，運算放大器OPAl的同相輸入端通過電池通道開關(guān)SI+與蓄電池BI的正極連接，運算放大器OPAl的反相輸入端通過電池通道開關(guān)S1-與蓄電池BI的負極連接;運算放大器OPAl的同相輸