目前一部分變電站的直流后備電源采用了12V閥控式鉛酸蓄電池,

1、目前一部分變電站的直流后備電源采用了12V閥控式鉛酸蓄電池，由于個體差異，有的電池在運行中會發(fā)生電池電壓落后現(xiàn)象，在整組電池均衡充電不能解決這個問題時，則需要單獨對這些落后電池進行處理。原先由于沒有適用的充電器對其進行補充充電，而造成現(xiàn)場維護困難，為了解決這一問題，我們研制了智能化便攜式充電器，經(jīng)過現(xiàn)場工作人員長期使用，證明該充電器使用方便，充電性能及可靠性均滿足要求。鉛酸電池充電一般采用兩階段充電方式，即大電流補充充電階段，均衡充電階段和浮充電階段。在大電流補充充電階段，硫酸鉛轉(zhuǎn)化為負極板上的金屬鉛和正極板上的二氧化鉛，當絕大部分硫酸鉛完成轉(zhuǎn)化以后，電池開始產(chǎn)生過充電反應(yīng)，此時應(yīng)大大降低充電

2、電流以避免電池失水或閥控式鉛酸蓄電池密封閥動作，在均衡充電結(jié)束時，充電器應(yīng)自動轉(zhuǎn)入浮充電狀態(tài)。為了獲得鉛酸蓄電池的最大容量和延長其使用壽命，充電器的輸出特性應(yīng)該與電池的特性很好地配合。本充電器僅考慮了對電池的補充充電和短時間浮充電，因而未配置測量電池溫度的傳感元件。但變電站的充電機應(yīng)考慮閥控式鉛酸蓄電池的溫度特性。 1充電器的硬件結(jié)構(gòu) 由于現(xiàn)場使用的12V鉛酸蓄電池的容量大多為100AH，為了滿足一般現(xiàn)場需要，我們設(shè)計的充電器最大輸出電流為10A，最高輸出電壓為15V。為了減輕充電器的重量，我們采用美國Vicor DC/DC變換器模塊作為充電電源。該模塊工作效率高，體積小，具有過流和過熱保護，

3、平均無故障時間(MTBF) 高達幾十萬小時以上，通過調(diào)整模塊上Trim 端與Vout (-) 之間的電壓即可調(diào)整輸出電壓，是制作充電電源的理想元件；為了精確控制充電器輸出的電流、電壓，設(shè)置和顯示充電參數(shù)，以及實現(xiàn)其它附加功能，我們采用了微控制器測控方案。微控制器選用51系列中的增強型器件W 78E52B，其內(nèi)部有8k 字節(jié)的flash ROM ，256字節(jié)RAM，WDT電路等，性能價格比高。充電器電流測量前端電路采用15A分流器和儀表放大器，蓄電池電壓測量前端電路采用電阻分壓方式，充電電流和電池電壓信號經(jīng)模擬開關(guān)送A/D轉(zhuǎn)換器變換為數(shù)字信號，A/D 轉(zhuǎn)換器采用抗干擾能力強的雙積分型7135，其

4、分辨率為41/2 位，轉(zhuǎn)換精度達13位，能夠滿足本裝置的測量精度。Vicor DC/DC變換器模塊的輸出控制采用了具有數(shù)字接口的數(shù)字電位器。微控制器按規(guī)定的時序控制UP/DN，INC和/CS端即可調(diào)整數(shù)字電位器滑動端Vw的位置，從而改變DC/DC模塊上Trim端與Vout (-) 之間的電壓。為了貯存充電參數(shù)、向微控制器提供RTC時鐘信號，我們選用DS12887，該器件由內(nèi)置鋰電池、實時時鐘及114個不揮發(fā)RAM單元組成。顯示及顯示驅(qū)動部分采用0.5寸LED和顯示驅(qū)動電路MAX7219，用于顯示充電電流、電壓值和充電器的狀態(tài)，除此之外，還配置了微控制器電壓監(jiān)視復(fù)位電路和散熱風(fēng)扇控制驅(qū)動電路。為

5、了防止因電池極性反接或電源模塊造成模塊和電池的損壞，電源輸出部分安裝了自恢復(fù)保險元件，過流時自恢復(fù)保險元件關(guān)斷，故障消失后該元件恢復(fù)導(dǎo)通。測控部分的電路框圖如圖1所示。 圖1測控部分的電路框圖 2充電器的軟件計 該充電器的軟件設(shè)計考慮了以下幾點： 充電器按兩階段充電方式工作；可設(shè)置恒流充電的電流值和轉(zhuǎn)入均衡充電的電壓值； 可對電流、電壓兩個通道的A/D轉(zhuǎn)換值進行數(shù)字修正和標定;；統(tǒng)計本次充電過程中充入的電量;；自檢和自檢出錯時揭示故障信息； 充電參數(shù)設(shè)置錯誤時的提示； 操作不當時的提示； 根據(jù)電源模塊的輸出電流控制散熱風(fēng)扇啟停； 充電器狀態(tài)顯示；開始充電時，若電池電壓值低于10V，應(yīng)先以小電流

6、充電至11V，然后再進入設(shè)定的恒定電流充電階段，以避免6個單體電池中有1個電池短路時，導(dǎo)致電池一直處于大電流恒流充電狀態(tài)； 采用C51編程、模塊化設(shè)計。 充電器的部分軟件框圖見：圖2為兩階段充電控制，圖3為電壓、電流A/D轉(zhuǎn)換及顯示，圖4為散熱風(fēng)扇控制。圖2兩階段充電控制 圖3電壓、電流A/D轉(zhuǎn)換及顯示 圖4風(fēng)扇控制程序框圖 3結(jié)束語 采用高效、高功率密度的DC/DC變換器模塊與微控制器結(jié)合控制并優(yōu)化了鉛酸電池的充電過程、實現(xiàn)了充電的靈活性。該充電器體積小、效率高、可靠性高，使用該充電器對電池充電可以保證被充電池的容量和壽命。本文介紹的雖然是12V，100AH及以下容量的電池充電器，只要選用適當?shù)腄C/DC變換器模塊，簡單修改一下充電器程序中的參數(shù)，就可以適應(yīng)不同電壓，不同容量的電池。長治供電分公司屯留變電站的1組12V密封閥控式鉛酸蓄電池中有2只電池電壓落后，其電池電壓低于均電壓