CN203688778U

CN203688778U - 一种蓄电池巡检装置

Info

Publication number: CN203688778U
Application number: CN201320752880.9U
Authority: CN
Inventors: 任立明; 郑金龙; 赵书强; 刘富利
Original assignee: Harbin Jiuzhou Electric Co Ltd
Current assignee: Harbin Jiuzhou Electric Co Ltd
Priority date: 2013-11-26
Filing date: 2013-11-26
Publication date: 2014-07-02
Anticipated expiration: 2023-11-26

Abstract

本实用新型提供一种蓄电池巡检装置，包括外部恒流信号、第一开关电路、第二开关电路、第一差分电压采样电路、第二差分电压采样电路、锁相放大电路、滤波电路、DSP处理器和通讯电路，外部恒流信号连接第一开关电路，第一开关电路连接蓄电池组，蓄电池组连接第二开关电路，第二开关电路分别连接第一差分电压采样电路、第二差分电压采样电路和DSP处理器，第二差分电压采样电路连接锁相放大电路，锁相放大电路连接滤波电路，滤波电路连接DSP处理器，第一差分电压采样电路连接DSP处理器，DSP处理器连接通讯电路；本实用新型结构简单，使用方便，响应迅速，人机界面直观，测量精度高，能够更好的维护蓄电池的稳定运行。

Description

一种蓄电池巡检装置

技术领域

本实用新型具体涉及一种蓄电池巡检装置。

背景技术

在现代电力系统中，直流系统必不可少，而直流系统的心脏便是蓄电池组。由于直流系统的安全关乎到影响整个系统的运行，因此直流系统的正常运转是很重要的。为直流系统提供核心储备力量的蓄电池组自然也就非常重要。当直流系统的蓄电池有问题时，一般情况下不会立刻产生影响，但是蓄电池会发生容量改变。当充电时，蓄电池可能很快会上升电压至标准电压值；当放电时，蓄电池电压很快降低到标准电压以下。由此造成了整个蓄电池组的供电能力不均衡。久而久之，整组蓄电池的供电能力都会受到影响，直接影响蓄电池组的容量特性。因此，实时监测蓄电池的状态可以及早的发现蓄电池的问题，同时可以根据蓄电池的电压值进行充电状态转换，保护蓄电池，最大限度的发挥蓄电池容量。目前，判断蓄电池的健康状况主要通过检测蓄电池的电压及内阻。通过检测这两项指标，可以将电池故障上报给监控系统并发出报警，提示现场工作人员检查并排除有问题的蓄电池，以避免发生严重的电力系统故障。

对于直流系统的蓄电池检测技术已经日趋成熟，本文所介绍的是基于TI公司的TMS320F28035芯片作为主控芯片，以ADI公司的AD630作为信号采集的核心芯片，涵盖了蓄电池组的电压电流检测、单只蓄电池的电压检测、单只蓄电池的内阻检测、报警及上位通讯功能。

实用新型内容

本实用新型的主要目的是介绍了一种基于DSP和AD630实时监测蓄电池状态的巡检装置。目前测量蓄电池内阻的方法有直流法和交流法。直流法采用短时间大电流放电，通过检测放电电流和电池端电压压降，从而计算蓄电池内阻，但此种方法无法实时在线检测，必须断电操作，同时易对电池容量产生不确定性影响。基于此，本实用新型采用交流法检测蓄电池内阻。由外部接口引入定频定幅交流小信号，采用DSP作为处理及控制芯片，能够快速处理大量数据，同时控制选通开关切入，实时采集电池电压，计算内阻。

一种蓄电池巡检装置，包括外部恒流信号、第一开关电路、第二开关电路、第一差分电压采样电路、第二差分电压采样电路、锁相放大电路、滤波电路、DSP处理器和通讯电路，外部恒流信号连接第一开关电路，第一开关电路连接蓄电池组，蓄电池组连接第二开关电路，第二开关电路分别连接第一差分电压采样电路、第二差分电压采样电路和DSP处理器，第二差分电压采样电路连接锁相放大电路，锁相放大电路连接滤波电路，滤波电路连接DSP处理器，第一差分电压采样电路连接DSP处理器，DSP处理器连接通讯电路。

本实用新型还具有如下特征：

1、采用4线法将外部恒流信号接入蓄电池组，其中两根线输入电池交流小信号，两根线采集电池端电压变化情况，在接入一只蓄电池时，切断其他蓄电池的信号注入与采集。

2、所述的第一差分电压采样电路为采集直流信号所用。

3、所述的第二差分电压采样电路为采集交流信号所用，采用两级差分放大电路经交流小信号提取出来送至锁相放大电路。

4、所述的第二差分电压采样电路采用AD630放大器。

5、所述的滤波电路采用隔离运放构成高阶次低频滤波器。

6、所述的DSP处理器采用TMS320F28035作为主控芯片。

7、所述的通讯电路采用RS485总线通讯方式。

本实用新型的效果：

本实用新型结构简单，使用方便，该装置将输入信号线和采集信号线分离，避免了两线法导线本身的阻抗对于测量蓄电池内阻值的影响，用户在测量时可通过人机界面全面观测，避免了单只检测不断拆卸端子的麻烦，可以较好的去除杂波，使测量结果的精度更高，更准确放映蓄电池特性，响应迅速，更好的维护蓄电池的稳定运行。

附图说明

图1为系统原理框图；

图2为DSP控制电路；

图3为DSP的JTAG烧写电路；

图4为差分电压采样电路（交流信号）；

图5为差分电压采样电路（直流信号）；

图6为锁相放大电路；

图7为滤波电路；

图8为开关电路；

图9为RS485总线通讯电路。

其中，1、外部恒流信号，2、第一开关电路，3、蓄电池组，4、第二开关电路，5、第二差分电压采样电路，6、第一差分电压采样电路，7、锁相放大电路，8、滤波电路，9、DSP处理器，10、通讯电路。

具体实施方式

下边根据说明书附图举例进一步说明：

实施例1

一种蓄电池巡检装置，包括外部恒流信号1、第一开关电路2、第二开关电路4、第一差分电压采样电路6、第二差分电压采样电路5、锁相放大电路7、滤波电路8、DSP处理器9和通讯电路10，外部恒流信号1连接第一开关电路2，第一开关电路2连接蓄电池组3，蓄电池3组连接第二开关电路4，第二开关电路4分别连接第一差分电压采样电路6、第二差分电压采样电路5和DSP处理器9，第二差分电压采样电路5连接锁相放大电路7，锁相放大电路7连接滤波电路8，滤波电路8连接DSP处理器9，第一差分电压采样电路6连接DSP处理器9，DSP处理器9连接通讯电路10；采用4线法将外部恒流信号接入蓄电池组，其中两根线输入电池交流小信号，两根线采集电池端电压变化情况，在接入一只蓄电池时，切断其他蓄电池的信号注入与采集；所述的第一差分电压采样电路为采集直流信号所用；所述的第二差分电压采样电路为采集交流信号所用，采用两级差分放大电路经交流小信号提取出来送至锁相放大电路；所述的第二差分电压采样电路采用AD630放大器；所述的滤波电路采用隔离运放构成高阶次低频滤波器；所述的DSP处理器采用TMS320F28035作为主控芯片；所述的通讯电路采用RS485总线通讯方式。

实施例2

1、DSP控制电路：

TMS320F28035的最小系统如图2所示，图3由J2构成了JTAG烧写部分。DSP的外部晶振为20MHz。DSP在本设计中通过输出CON1-CON2两个控制信号来控制外部交流恒流信号的接入。通过DC_sig1至DC_sig16这16个I/O口输出光电继电器控制信号，控制当前采样时哪只蓄电池接入系统。通过RXD/TXD信号实现与ADM2483数据交换保证了对上位机可以实现485通讯。经过锁相滤波电路处理后的电压信号将直接送至DSP的AD1处，采集交流信号注入后蓄电池两端的电压变化。经过低通滤波及差分放大的直流电压信号将送至DSP的AD2处，DSP实时采样处理电池的直流电压数据。DSP将综合分析处理所有数据后计算蓄电池内阻，并根据内阻限值、电压限值发出报警信号。

2、差分电压采样电路：

差分电压采样电路分为两部分，第二差分电压采样电路采集交流信号（如图4），第一差分电压采样电路采集直流信号（如图5）。其中，DC(+)和DC(-)为接入的蓄电池两端电压信号，U3001-U3003为差分放大芯片INA128。当DSP控制接入外部交流恒流信号时，由U3001和U3002构成的两级差分放大高通滤波电路可将交流信号提取出来并放大1000倍，送至锁相滤波电路处理。由R3042-R3043及C3009-C3010构成的低通滤波电路可将高频信号滤除，送至U3003差分放大器，除去共模干扰，得到蓄电池两端的直流电压信号AD2。

3、滤波及锁相电路：

锁相放大电路如图6所示，主要由AD630芯片构成，该芯片可以根据提供参考信号频率将输入信号中的同频率信号提取放大出来。其中，sk_signal为提供锁相频率的基准参考信号。经电压采样信号送来的SIN0信号经AD630锁相，同时放大10倍，此时输出的为交流半波翻转信号。图7中，由U3006-U3010等隔离运放构成的高阶次滤波放大电路，可将AD630输出的信号滤除杂波并整流成直流信号，送至DSP的AD采样端。

4、开关电路：

开关电路如图8所示，第一开关电路与第二开关电路为同一结构，其中U5001-U5008为光电继电器，JP1为外接端子连接蓄电池。DC_sig1- DC_sig8为DSP输出的选通控制信号，当DSP输出低电平时，相应的光电继电器输出侧导通，可将单电池接入系统。如此往复，逐一将电池接入，实现了交流信号的注入及直流电压信号的采集。

5、通讯电路：

本设计采用RS485方式与上位进行通讯，其电路如图9所示。这里主要采用了ADM2483作为收发器。为防止DSP的驱动能力不足，特增加了7047增强驱动能力。ADM2483两端采用隔离电源防止了外界干扰信号串接到数字系统。DSP将按照一定时序对ADM2483进行读写使能操作，将报警及相关数据上传处理。

Claims

1.一种蓄电池巡检装置，包括外部恒流信号、第一开关电路、第二开关电路、第一差分电压采样电路、第二差分电压采样电路、锁相放大电路、滤波电路、DSP处理器和通讯电路，其特征在于：外部恒流信号连接第一开关电路，第一开关电路连接蓄电池组，蓄电池组连接第二开关电路，第二开关电路分别连接第一差分电压采样电路、第二差分电压采样电路和DSP处理器，第二差分电压采样电路连接锁相放大电路，锁相放大电路连接滤波电路，滤波电路连接DSP处理器，第一差分电压采样电路连接DSP处理器，DSP处理器连接通讯电路。

2.如权利要求1所述的一种蓄电池巡检装置，其特征在于：采用4线法将外部恒流信号接入蓄电池组，其中两根线输入电池交流小信号，两根线采集电池端电压变化情况，在接入一只蓄电池时，切断其他蓄电池的信号注入与采集。

3.如权利要求1所述的一种蓄电池巡检装置，其特征在于：所述的第二差分电压采样电路为采集交流信号所用，采用两级差分放大电路经交流小信号提取出来送至锁相放大电路。

4.如权利要求1所述的一种蓄电池巡检装置，其特征在于：所述的第一差分电压采样电路为采集直流信号所用。

5.如权利要求1或3所述的一种蓄电池巡检装置，其特征在于：所述的第二差分电压采样电路采用AD630放大器。

6.如权利要求1所述的一种蓄电池巡检装置，其特征在于：所述的滤波电路采用隔离运放构成高阶次低频滤波器。

7.如权利要求1所述的一种蓄电池巡检装置，其特征在于：所述的DSP处理器采用TMS320F28035作为主控芯片。

8.如权利要求1所述的一种蓄电池巡检装置，其特征在于：所述的通讯电路采用RS485总线通讯方式。