POWER SONIC蓄电池UPS蓄电池管理技术

POWER SONIC蓄电池UPS蓄电池管理技术
在UPS的运转中，怎么监督蓄电池的作业状况，并精确地预测其临界失效期和怎么延伸蓄电池的有用寿数，是确保UPS供电体系安稳、可靠的关键。

　　能否正确地理解和选用好的UPS蓄电池办理功用，对UPS自身的高可靠性和高运用功率具有至关重要的影响。这是因为一旦市电电源因故产生毛病时，UPS将依靠蓄电池组所供给的直流动力来保持UPS逆变器的正常作业。此刻，假如因办理不善而导致蓄电池过早老化、损坏。它必然会导致UPS电源主动关机，然后形成计算机网络、电信网络和数据通讯网络等关键用户作业的彻底瘫痪。

　　很多的运转实践标明，因为对蓄电池的运用特性和对UPS的蓄电池办理功用不熟悉或理解不够，致使原预期运用寿数为10年的蓄电池，其实实践运用寿数仅有1~2年。基于上述原因，有要对形成蓄电池加快老化，容量下降的原因进行剖析，选用先进的蓄电池办理技能来延伸蓄电池的实践运用寿数，从各种具有蓄电池办理功用的UPS产品中挑选出最适合供电要求的蓄电池装备和办理计划。然后尽可能下降因为蓄电池运用不当所带来的不必要的丢失。

　　对精确地预测蓄电池临界失效期，一般很少做到。有的UPS厂家已经拥有这项技能，但并没有真实应用于产品，比如对每一届蓄电池进行监测;单元蓄电池守时充放电;某一节蓄电池呈现毛病，能够及时告诉替换等，因本钱太高，很少实践应用。因而对大容量的UPS仍选用人工维护，守时监测蓄电池状况。

　　已然不能精确地预测蓄电池的临界失效期，UPS厂商在尽可能延伸蓄电池寿数上采取了相应的技能措施，即蓄电池办理技能。因为产品本钱的原因，大容量UPS应用蓄电池办理技能比较完善，而对中小功率的UPS选用该项技能较少。但跟着技能的发展，有的UPS厂家已经在小至lkVA的UPS内设有丰富的蓄电池办理技能。

　　一、蓄电池办理技能

　　相关资料标明，形成蓄电池的实践容量(Ah数)下降、内阻增大等"老化"问题的首要原因是:在蓄电池不断的充放电过程中，蓄电池内部阳极极板钝化，水分蒸发丢失。显然，一旦在蓄电池内部过早地呈现上述现象，必然会形成蓄电池的实践运用寿数远远低于其规划寿数。很多的运转统计资料标明，导致蓄电池功用恶化的要素可大致分为外部和内部两种，影响蓄电池寿数的外部要素有:

　　1.环境温度

　　很多的运转数据证明，过高的环境作业温度是导致免维护蓄电池运用寿数缩短的首要原因。环境温度偏高导致蓄电池运用寿数缩短的原因有:

　　(1)当环境温度升高时，蓄电池所答应的浮充电压的阀值将逐步下降。此刻，假如选用浮充电压阀值为固定值的规划计划(关于12V蓄电池而言，浮充电压为13.5V)，必然会将蓄电池组置于“过电压充电”作业状况。显然，这必将会导致蓄电池加快老化。处理蓄电池作业环境温度改变对其寿数影响的技能措施是选用"带温度补偿"的充电规划计划时，通过将蓄电池的典型浮充电压-温度联系曲线存储在微处理器的EPROM存储器中的方法，再运用装备在蓄电池柜中的温度传感器所测得的蓄电池组的实测温度信号来实时主动调整充电器的浮充电压，然后将蓄电池组置于最佳的浮充电压-温度作业状况，完成温度补偿功用。

　　(2)当环境温度升高时，蓄电池组自身固有的"存储寿数"会逐步缩短。

　　GFM系列蓄电池的放电容量和温度的联系。蓄电池放电容量随温度的升、降而随之增大、减小。

　　温度升高时，应下降充电电压，否则蓄电池中极板受硫酸腐蚀加重，然后使其寿数缩短。当环境温度低于25℃时，充电电压应进步，以避免充电缺乏。

　　实践标明是否装备带"温度补偿功用"的充电器对这种形成蓄电池寿数缩短有必定的影响，

　　从表1可见同未装备带"温度补偿功用"的充电器相比，带"温度补偿功用"的充电器能够使蓄电池组的实践运用寿数有必定的增加。但是，并不可能运用装备带"温度补偿"充电器的方法来彻底消除因为温升偏高而形成蓄电池的实践运用寿数被缩短的问题。

　　当环境温度偏低时，虽然它不会对蓄电池的运用寿数形成晦气影响。它会形成由免维护蓄电池所供给的有用容量下降。例如:当环境温度从25℃下降到0℃时，它会形成蓄电池的有用放电容量下降20%~30%。关于此点，当今的UPS中的"温度补偿"充电器均对它力不从心，这是因为其温度补偿规模被规划在25~55℃之间。

 

　　基于上述原因，关于绝大多数蓄电池组来说，要想真实消除它的实践运用寿数缩短或蓄电池的有用放电容量下降等晦气影响，最佳挑选应该是操控蓄电池的作业环境温度，尽量设法将蓄电池的环境作业温度操控在20~25℃规模内，当用户在运用带"温度补偿功用"的充电器时，应按照UPS厂家的装置说明，正确地装备和装置温度传感器在蓄电池柜中的位置和温度传感器与UPS主机的通讯接口之间的通讯电缆。否则，会导致因UPS的充电体系的“误动作”而形成蓄电池被“过电压充电”，然后加快老化，作用拔苗助长。

　　2.深度放电

　　蓄电池被深度放电是形成蓄电池的运用寿数被缩短的另一个重要原因，这种情况极易产生在蓄电池的主动关机维护电路选用具有固定的“蓄电池电压过低主动关机”阀值规划计划的UPS中(绝大多数中小型UPS均选用此种规划计划)。当这种UPS被装备成长延时UPS供电体系(例如：4h/8h蓄电池后备供电时刻)，而它所接实践负载量较小时，一旦市电停电，蓄电池就会被"深度放电"。关于UPS供电体系而言，当用户的后接负载量很轻时(所谓的“大马拉小车”现象)，对UPS主机而言，肯定有利于下降逆变器的毛病。但是，关于同UPS配套的长延时蓄电池组而言，则会因蓄电池被"深度放电"而形成蓄电池的实践运用寿数成10倍地缩短。

　　当蓄电池的放电速率为0.6C时，UPS的后接负载所需的蓄电池放电电流为蓄电池容量的60%。一旦市电停电，跟着停电时刻的延伸，蓄电池的端电压将逐步下降。当放电时刻为62min左右时，单元蓄电池的端电压将下降到它的"蓄电池电压过低主动关机"阀值1.67V(相关于2V蓄电池)，然后迫使UPS进入主动关机状况，让蓄电池停止放电。而此刻的"蓄电池电压过低主动关机"阀值比在0.6C放电速率下蓄电池所答应的临界关机电压值1.6V要高。所以，蓄电池是处于正常的放电状况，而被主动关机停止放电。

　　当蓄电池的放电速率为0.l6C时，UPS的后接负载所需的蓄电池放电电流仅为蓄电池容量的16%，即用户的负载很轻，一旦市电停电，并且让蓄电池一直放电到因"蓄电池电压过低"而主动关机时，此刻因为单元蓄电池的实践放电电压1.67V要比在0.16C放电速率时所答应的临界放电电压1.75V低，然后迫使蓄电池进入被“深度放电”的状况，必将形成蓄电池组过早地报废失效。

　　从上面的剖析可见，为了能最大极限地取得最长的"安全放电时刻"，而又不致形成蓄电池被“深度放电”的关键是让“蓄电池电压过低主动关机电压”的阀值能跟着用户的负载量的巨细而主动调整，并使它永久高于在该放电速率下所答应的临界放电电压值。近年来，因为数字信号处理技能和微处理器被广泛地应用在UPS中，UPS开发了防蓄电池被“深度放电”的蓄电池办理体系。

　　3.蓄电池深度放电办理体系

　　(1)守时主动关机计划。当市电停电后，假如蓄电池组因放电电流较小而使它的放电时刻超越原规划的"满载后备供电时刻"时，UPS所答应的最长放电时刻为本来所预置的蓄电池“后备供电时刻”的3倍。当放电时刻抵达此刻刻时，不管蓄电池组是否还有满意的容量可供运用，UPS都将履行主动关机操作，不让蓄电池因放电电流过小而进入"深度放电"作业区。例如:假如UPS的蓄电池组后备时刻为l5min(带100%负载)，不管用户的实践负载有多轻，只需市电的停电时刻超越45min，UPS都将进入主动关机状况(虽然此刻的蓄电池还有数量可观的可供安全运用的容量存在)。

　　(2)“三阶段”调整的“蓄电池电压过低主动关机”计划。为避免蓄电池被“深度放电”，UPS选用如下的三阶调整“蓄电池主动关机”技能:

　　1)当蓄电池的放电时刻小于30min时，它的“蓄电池电压过低主动关机”阀值为1.67V/单元蓄电池(相当于12V蓄电池的主动关机电压为10V)。

　　2)当蓄电池的放电时刻大于30min，小于60min时，它的"蓄电池电压过低主动关机电压"值被主动调高到1.75V/单元蓄电池(相当于12V蓄电池的关机电压为10.5V)。

　　3)蓄电池的放电时刻大于60min时，它的"蓄电池电压过低主动关机电压"值再被调到1.85V。单元蓄电池(相当于12V蓄电池的关机电压为11V)。

　　(3)阀值随负载电流改变的全主动调整计划。这是一种用微处理器和数字信息处理技能来实时调节“蓄电池电压过低”主动关机的最理想计划，UPS微处理器的EPRUM内存储有一条典型的蓄电池放电时刻与其对应的“蓄电池电压过低主动关机”阀值的改变曲线，以确保在任何蓄电池放电时刻，任何负载改变量的作业条件下，实践的"蓄电池主动关机"电压值永久高于其相对应的答应临界放电电压值。当市电供电中止时，跟着蓄电池的实践放电时刻的增加，UPS所履行的"蓄电池电压过低主动关机"的阀值也随之而平滑地上调，然后抵达既充沛运用蓄电池的动力，又不致形成蓄电池被"深度放电"的双赢目标。

　　4.蓄电池的充放电循环次数

　　运转实践标明，蓄电池所答应的充放电循环次数是有限的。因而，尽可能地选用具有宽输入电压改变规模的UPS是延伸蓄电池运用寿数的有用途径。近年来，因为在中、小型UPS整流器的规划中选用高频脉宽调制技能，将UPS的市电输入电压改变从传统的220V±15%(满载)扩展到220V—25%~220V+27%(满载)的规模。显然，假如用户选用这种UPS就会大大减少蓄电池组的充放电次数，有利于延伸蓄电池的运用寿数。但关于特定的蓄电池而言，它所答应的蓄电池充放电循环次数还与蓄电池的放电电流巨细密切相关。一般来说，蓄电池的放电电流越小(这意味着蓄电池的放电时刻越长)，则蓄电池所答应的充放电循环次数则越小。蓄电池所答应的充放电循环次数见表6。

　　用户在装备长延时UPS时，应充沛考虑到蓄电池的充放电循环次数。为此能够考虑选用将多组并联蓄电池组中的各组蓄电池置于顺序放电状况，而不是让整组蓄电池处于共同的单组放电作业方式。当然，选用这种装备计划会导致设备的装置本钱增大。

　　5.蓄电池充电器

　　(1)充电器的功用。选用恒压恒流分段式充电技能，对蓄电池进行最优充电，充电电流的纹波尽可能小，才能延伸蓄电池的寿数。最优充电电流跟着蓄电池容量的不同而不同，因而跟着后备时刻的不同、蓄电池容量的不同要求充电器的充电电流可增加或减少。现在有部分UPS产品为了共用充电器，将充电器的功率做得比较大，针对用户的实践蓄电池装备，调整充电器的充电电流。这样做的长处是能够满意不同蓄电池装备的要求，缺陷是浪费本钱，同时假如限制充电电流的装置失效，或用户维护不当，就会损坏蓄电池。有的厂家选用正常装备规划充电器的功率，后备时刻过长或过短的UPS就无法兼顾了。现在最好的计划是充电器模块规划，选用不同的数目模块装备，以完成并联均流的充电器，既可节约本钱，又可满意用户不同的要求。

　　(2)均浮充功用。研究发现蓄电池在正常运用过程中，会产生电解液液面位置、密度、温度的改变，各个蓄电池的端电压、蓄电池内阻的改变不均衡情况。这种不均衡情况会导致蓄电池组输出电压过低或蓄电池组内阻过大，长期下去会缩短蓄电池的寿数。为避免这种不均衡情况不断加重，在必守时刻内，应进步充电电压，对蓄电池单元进行充电，使各蓄电池单元都抵达均衡共同的状况，起到活化蓄电池的意图。然后大大延伸蓄电池寿数。均浮充转化技能便是依据对蓄电池充电电流的检测及蓄电池容量情况的判别，主动进行蓄电池均浮充转化。为此要求装备的充电器具有均浮充主动转化功用，以进步UPS体系的可用性。