文档介绍：上海交通大学
硕士学位论文
蓄电池组充电管理系统关键技术的研究
姓名:卢汉辉
申请学位级别:硕士
专业:机械电子工程
指导教师:刘利
20070201
上海交通大学硕士学位论文蓄电池组充电管理系统关键技术的研究
蓄电池组充电管理系统关键技术的研究

摘要

直流电源系统是发电厂和变电站等电力设备的重要组成部份,它
承担对继电器保护装置、测量系统、通信系统、监控系统、事故照明
等设备的供电任务。作为直流电源系统的核心部分,蓄电池组确保了
系统在停电或电网故障时仍能正常运作。
然而,在实际应用中,蓄电池组的寿命往往远低于其设计寿命。
究其原因,主要是由于蓄电池组中各单体电池的不一致性所造成的。
由于不一致性的存在,假如不对充电过程进行适当的控制,蓄电池之
间容量上的差异将会随着充放电次数的增加而不断扩大,最终使个别
电池过早失效,整个蓄电池组也因此提前报废。
为了延长蓄电池组的使用寿命,本文首先对目前应用最广泛的阀
控式铅酸电池进行深入的研究,从机理上分析了影响其寿命的主要因
素和不一致性的成因。
对于串联蓄电池组,不一致性的影响是不可避免的,因此必须通
过均衡充电来消除这种影响。本文对比了各种常用均衡充电方法,提
出了一种基于电量动态转移的无损均衡充电方法。在该方法中,均充
模块由多个均充旁路组成,每个均充旁路由 MOSFET 管、电感及二
极管组成,以电感作为储能元件,由 MOSFET 管控制,使电量在各
单体电池间转移。在一个均充周期内,通过电压巡检模块检测各单体
IV
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电池的电压,由主监控模块判断出容量的大小,从而算出各均充旁路
中 MOSFET 管的占空比,使容量上超前的电池将电量转移到落后的
电池上,实现动态均衡,消除蓄电池之间容量上的差异。
本文同时亦详细介绍了均充系统的整体结构以及各个模块的功
能,特别是对电压巡检模块的功能及检测方法进行了详细的分析,在
比较了各种常用的电压检测方法后,提出了一种由光耦继电器组成的
电压巡检方案。最后,本文通过实验验证了电压巡检模块的可行性。

关键词:直流电源系统,串联蓄电池组,阀控式铅酸电池,均衡充电,
电压检测

V
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The Key Technology of
Charge Management System for Storage Batteries Group

Abstract

DC power supply system is the most important part of power
equipment, such as power plant and transformer substation. It supplies
power for relay protecting, measurement system, communication system,
monitor system and accident lighting. As the core of DC power supply
system, storage batteries group ensures the power equipment running
normally during power cut.
However, the service life of storage batteries group is greatly shorter
than its design life. It is found that the main factor is the inequality of
storage battery. The inequality will increase with the increasing of charge
time. The result is that some units among the storage batteries group
e failure and the storage batteries group will be scrapped.
In order to lengthen the lifetime of storage batteries group, this thesis
studi