一種簡單而實用的UPS智能電源監(jiān)控系統(tǒng)

本文設(shè)計了一種簡單而實用的UPS智能電源監(jiān)控系統(tǒng)， 能在各種復(fù)雜的電網(wǎng)環(huán)境下運行，是一臺智能化程度很高的設(shè)備，有高度智能化的自檢功能，自動顯示、報警、狀態(tài)記憶功能以及通訊功能。

模塊之間通過內(nèi)部 RS485進(jìn)行通信，實現(xiàn)對電源柜的交流配電、蓄電池充放電過程、電池狀態(tài)、調(diào)壓狀態(tài)、母線對地電阻、饋出線開關(guān)狀態(tài)的實時監(jiān)測、控制和報警處理。通過RS232 和上位機(jī)進(jìn)行通信以進(jìn)行歷史數(shù)據(jù)的查詢和統(tǒng)計。

主監(jiān)控單元調(diào)度整個系統(tǒng)的運行。主監(jiān)控單元由主監(jiān)控板、320x240 點陣液晶顯示屏、鍵盤及指示燈等組成，完成蓄電池充放電管理，運行及控制參數(shù)的設(shè)定和顯示，告警記錄的存儲、查詢，通過 RS232 和上位機(jī)通信，通過 RS485 控制內(nèi)部各單元。

電池充放電電流的大小尤為關(guān)鍵。電路圖如圖 1 所示，因為是既檢測充電電流也檢測放電電流，故在小電阻上的電壓又是兩個方向，在電路檢測中用兩個通道分別檢測，這樣也便于分別進(jìn)行信號的調(diào)理，同時也便于用 A/D 轉(zhuǎn)換器的一個輸入通道來測量。

該單元由電池檢測板和電池巡檢板組成（可選），主要完成電池組電壓（合母電壓）、充/放電電流、環(huán)境溫度及單體電池電壓的采集;電池熔絲狀態(tài)檢 測;可通過輸出模擬電壓、電流給定來控制其他廠家的模塊或相控電源三相觸發(fā)板的電壓或電流給定（具體情況與廠家協(xié)商），提高了系統(tǒng)的兼容性;按時計量;同時完成合母過欠壓、電池過充、電池饋電及單體電池失效告警等功能;通過調(diào)節(jié)電池檢測板和電池巡檢板上的電位器可分別校正合母電壓和單體電池電壓顯示值。如圖 2 中所示。

合母電壓監(jiān)測電路如圖 2 所示。合母電壓流過電阻 R16、R17、R54，在電阻 R17上取樣， 故而電阻 R17 應(yīng)選用高精度電阻。 R16 和 R54 因為要比電阻 R17 大得多，又是出現(xiàn)在分母上，故而不必選用高精度電阻。LL 的作用是抑制共模干擾?？梢酝ㄟ^調(diào)節(jié)電位器Rp的大小來使所要監(jiān)測電壓的大小 符合A/D轉(zhuǎn)換器輸入電壓要求。

A/D 轉(zhuǎn)換芯片采用 TLV1544。TLVl544 的主要特點是：寬范圍的單電源供電，VCC可為 2.7～5.5V;芯片內(nèi)部有著較高的轉(zhuǎn)換速 率， 轉(zhuǎn)換時間小于 10μs;芯片提供4 路外部輸入通道，通過編程給芯片不同的狀態(tài)字設(shè)置可以任意選擇 4 個輸入通道之一;芯片有 4 個端口作為同步串行接口，通過 SPI 總線的形式與微處理器連接;11 位 A/D 轉(zhuǎn)換，足以滿足系統(tǒng)的要求。如圖 3 所示。

控制對從選定的通道中輸入的模擬信號的采樣開始。由高變低開始模擬輸入信號的采樣;由低變高使采樣和保持功能處于保持狀態(tài)，并開始模/數(shù)轉(zhuǎn)換。獨立于輸入/輸出時鐘信號，當(dāng)為高時，開始工作。為低的持續(xù)時間控制開關(guān)電容陣列采樣周期的持續(xù)時間。當(dāng)不用時，接高電平。引腳（E0C）在 A/D 轉(zhuǎn)換結(jié)束時變?yōu)楦唠娖絹肀砻鬓D(zhuǎn)換完成。 本單元通過查詢 EOC 電平來判斷是否轉(zhuǎn)換完成從而進(jìn)行數(shù)據(jù)的讀取。

本文簡單介紹了智能電源監(jiān)控系統(tǒng)電路設(shè)計，根據(jù)電池的特點進(jìn)行智能電池充放電管理，在實際使用中起到了延長電池使用壽命的作用。