蓄电池组交流阻抗测量电路及电源供电系统的制作方法
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及电源供电技术领域，更具体地说，涉及一种蓄电池组交流阻抗测量电路及电源供电系统。
【背景技术】
[0002]蓄电池组作为电力电源系统的备用能源，主要担负着为电力系统中二次线系统提供安全、稳定、可靠的电力保障。电力电源供电系统正常时蓄电池组处于浮充电备用状态，当电力电源供电系统故障失电时，蓄电池组迅速向直流系统的负荷提供电能。蓄电池组的稳定性和在放电过程中能够提供给负载的实际容量对确保电力设备的安全运行具有非常重要的意义。
[0003]蓄电池经过一定时间的使用后，会因诸如活性物质脱落、板栅腐蚀、硫化等因素，而使容量逐渐降低直至失效。当失效的蓄电池未能得到及时的处理，直流系统电源将无法确保电力设备的安全运行，可能造成重大事故。蓄电池组交流阻抗的变化可以体现其自身容量情况、蓄电池健康状况，进而判断是否失效，为是否更换不健康的蓄电池提供依据。然而，目前仍未存在有效测量蓄电池组交流阻抗的方案。
【实用新型内容】
[0004]本实用新型要解决的技术问题在于，针对现有的上述没有有效测量蓄电池组交流阻抗方案的缺陷，提供一种蓄电池组交流阻抗测量电路及电源供电系统。
[0005]本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是:构造一种蓄电池组交流阻抗测量电路，所述蓄电池组交流阻抗测量电路包括蓄电池组、主控制器、电池电压采集电路、电池电流采集电路、有源负载、负载控制电路和负载电流采集电路；
[0006]所述电池电压采集电路采集所述蓄电池组中各节蓄电池的电压，并将电池电压信号输出至所述主控制器;所述电池电流采集电路采集流过所述蓄电池组的电流，并将电池电流信号输出至所述主控制器;所述负载控制电路根据所述主控制器输出的信号生成控制信号输出负载控制信号，以控制所述有源负载通路导通;所述负载电流采集电路采集流过所述有源负载的电流，并将负载电流信号输出至所述主控制器，所述主控制器根据所述电池电压信号、电池电流信号和负载电流信号确定各节蓄电池的交流阻抗。
[0007]在一些实施例中，所述电池电压采集电路包括电池通道开关组、运算放大器和第一 A/D转换器；
[0008]所述蓄电池组包括η节蓄电池，所述电池通道开关组包括2η个电池通道开关，其中，η > I;
[0009]所述运算放大器的同相输入端通过一电池通道开关与一蓄电池的正极连接，所述运算放大器的反相输入端通过一电池通道开关与一节蓄电池的负极连接，所述运算放大器的输出端与所述第一 A/D转换器的输入端连接，所述第一 A/D转换器的输出端与所述主控制器的电压检测端连接。
[0010]在一些实施例中，所述电池电流采集电路包括第一电流采集器和第二A/D转换器；
[0011]所述第一电流采集器与所述蓄电池组串联，所述第一电流采集器的采集输出端与所述第二 A/D转换器的输入端连接，所述第二 A/D转换器的输出端与所述主控制器的电池电流检测端连接。
[0012]在一些实施例中，所述有源负载为电子开关，所述电子开关的受控端与增益放大器连接，所述电子开关的输入端通过一负载通道控制开关与所述蓄电池组的正极连接，所述电子开关的输出端与所述负载电流采集电路连接。
[0013]在一些实施例中，所述电子开关为MOS管或三极管。
[0014]在一些实施例中，所述负载控制电路包括信号发生器和增益放大器；
[0015]所述信号发生器的输入端与所述主控制器的信号生成控制输出端连接，所述信号发生器的输出端与所述增益放大器的输入端连接，所述增益放大器的输出端与所述电子开关的受控端连接。
[0016]在一些实施例中，所述信号发生器为直接数字式频率合成器或锁相式频率合成器；
[0017]所述增益放大器为程控增益放大器或压控增益放大器。
[0018]在一些实施例中，所述负载电流采集电路包括第二电流采集器和第三A/D转换器；
[0019]所述第二电流采集器的电流输入端与所述电子开关的输出端连接，所述第二电流采集器的电流输出端与所述蓄电池组的负极连接，所述第二电流采集器的采集输出端与所述第三A/D转换器的输入端连接，所述第三A/D转换器的输出端与所述主控制器的负载电流检测端连接。
[0020]在一些实施例中，所述主控制器与所述电池电压采集电路、电池电流采集电路、负载控制电路和负载电流采集电路之间连接有隔离电路。
[0021]本实用新型还提供一种电源供电系统，该电源供电系统包括前述蓄电池组交流阻抗测量电路。
[0022]本实用新型的有益效果是，本实用新型所提供的蓄电池组交流阻抗测量电路通过电池电压采集电路采集各节蓄电池的电压，电池电流采集电路采集流过整组蓄电池组的电流，负载控制电路控制负载通路导通且负载电流采集电路采集流过有源负载的电流，以及主控制器根据各节蓄电池的电压、流过蓄电池组的电流及有源负载的电流确定各节蓄电池的交流阻抗，从而能够在线测量出蓄电池组中各节蓄电池的交流阻抗。
【附图说明】
[0023]下面将结合附图及实施例对本实用新型作进一步说明，附图中:
[0024]图1是本实用新型一些实施例中蓄电池组交流阻抗测量电路的模块示意图；
[0025]图2是本实用新型另一些实施例中蓄电池组交流阻抗测量电路的模块示意图；
[0026]图3是图1中蓄电池组交流阻抗测量电路一具体实施例的电路结构示意图；
[0027]图4是图1中蓄电池组交流阻抗测量电路另一具体实施例的电路结构示意图。
【具体实施方式】
[0028]为了对本实用新型的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现对照附图详细说明本实用新型的【具体实施方式】。
[0029]本实用新型的蓄电池组交流阻抗测量电路可应用于电力、石油、化工、铁路、煤炭等行业的发电厂和变电站，以及通信领域等，如图1所示，本实用新型一些实施例中的包括蓄电池组1、主控制器20、电池电压采集电路30、电池电流采集电路40、有源负载50、负载控制电路60和负载电流采集电路70。
[0030]所述电池电压采集电路30采集所述蓄电池组10中各节蓄电池的电压，并将电池电压信号输出至所述主控制器20;所述电池电流采集电路40采集流过所述蓄电池组10的电流，并将电池电流信号输出至所述主控制器20;所述负载控制电路60根据所述主控制器20输出的信号生成控制信号输出负载控制信号，以控制所述有源负载50通路导通;所述负载电流采集电路70采集流过所述有源负载50的电流，并将负载电流信号输出至所述主控制器20，所述主控制器20根据所述电池电压信号、电池电流信号和负载电流信号确定各节蓄电池的交流阻抗。
[0031]在本实用新型实施例中，蓄电池组10可由直流充电机充电，蓄电池组10的正极连接直流充电机(图未示出)的正极，蓄电池组10的负极连接直流充电机的负极；电池电压采集电路30的输入端与蓄电池组1中各节蓄电池的正极和负极连接，电池电压采集电路30的输出端与主控制器20的电压检测端连接;电池电流采集电路40的输入端与蓄电池组1的负极连接，电池电流采集电路40的输出端与主控制器20的电池电流检测端连接;负载控制电路60的输入端与主控制器20的信号生成控制输出端连接，负载控制电路60的输出端与有源负载50的受控端连接;有源负载50连接于蓄电池组10的正极和负载电流采集电路70的输入端之间，电流采集电路的输出端与主控制器20的负载电流检测端连接。
[0032]蓄电池组10由直流充电机充电时，电池电压采集电路30采集蓄电池组10中各节蓄电池的电压，并将采集到的电池电压信号输出至所述主控制器20;所述电池电流采集电路40采集流过所述蓄电池组10的电流，并将采集到的电池电流信号输出至所述主控制器20。主控制器20接收到电池电压采集电路30输出的电池电压信号和电池电流采集电路40输出的电池电流信号后，向负载控制电路60输出信号生成控制信号，所述负载控制电路60根据所述主控制器20输出的信号生成控制信号输出负载控制信号，负载控制电路60输出的负载控制信号为不同频率的正弦信号，以控制所述有源负载50通路导通，从而通过有源负载50控制流过所述蓄电池组10的电流。有源负载50通路导通后，蓄电池组10放电，此时电流流过有源负载50，负载电流采集电路70采集流过有源负载50的电流，并将采集到的负载电流信号输出至主控制器20;所述主控制器20根据所述电池电压信号、电池电流信号和负载电流信号确定各节蓄电池的交流阻抗。
[0033]相对于现有技术，本实用新型的蓄电池组交流阻抗测量电路通过电池电压采集电路30采集各节蓄电池的电压，电池电流采集电路40采集流过整组蓄电池组10的电流，负载控制电路60控制负载通路导通且负载电流采集电路70采集流过有源负载50的电流，以及主控制器20根据各节蓄电池的电压、流过蓄电池组10的电流及有源负载50的电流确定各节蓄电池的交流阻抗，从而通过本实用新型的蓄电池组交流阻抗测量电路能够在线测量出蓄电池组1中各节蓄电池的交流阻抗。
[0034]本实用新型另一些实施例中，如图2所示，与图1所示蓄电池组交流阻抗测量电路不同的是，图2中的蓄电池组交流阻抗测量电路所述主控制器20与所述电池电压采集电路30、电池电流采集电路40、负载控制电路60和负载电流采集电路70之间连接有隔离电路80。通过隔离电路80将电池电压采集电路30、电池电流采集电路40、负载控制电路60和负载电流采集电路70与主控制器20进行隔离，即将信号采集端与信号处理端进行隔离，以降低两端之间的信号干扰。
[0035]如图3或图4所示，所述电池电压采集电路30包括电池通道开关组31、运算放大器OPAl和第一 A/D转换器32。
[0036]所述蓄电池组10包括η节蓄电池BI?Bn，所述电池通道开关组31包括2η个电池通道开关S1 +、S1-?Sn+、Sn-，在本实施例中，1，即蓄电池组10可以是一节蓄电池，也可以是多节蓄电池串联。
[0037]所述运算放大器OPAl的同相输入端通过一电池通道开关与一蓄电池的正极连接，所述运算放大器OPAl的反相输入端通过一电池通道开关与一蓄电池的负极连接，例如，图3或图4中，运算放大器OPAl的同相输入端通过电池通道开关SI+与蓄电池BI的正极连接，运算放大器OPAl的反相输入端通过电池通道开关S1-与蓄电池BI的负极连接;运算放大器OPAl的同相输