一种简单而实用的UPS智能电源监控系统

本文设计了一种简单而实用的UPS智能电源监控系统， 能在各种复杂的电网环境下运行，是一台智能化程度很高的设备，有高度智能化的自检功能，自动显示、报警、状态记忆功能以及通讯功能。

模块之间通过内部 RS485进行通信，实现对电源柜的交流配电、蓄电池充放电过程、电池状态、调压状态、母线对地电阻、馈出线开关状态的实时监测、控制和报警处理。通过RS232 和上位机进行通信以进行历史数据的查询和统计。

主监控单元调度整个系统的运行。主监控单元由主监控板、320x240 点阵液晶显示屏、键盘及指示灯等组成，完成蓄电池充放电管理，运行及控制参数的设定和显示，告警记录的存储、查询，通过 RS232 和上位机通信，通过 RS485 控制内部各单元。

电池充放电电流的大小尤为关键。电路图如图 1 所示，因为是既检测充电电流也检测放电电流，故在小电阻上的电压又是两个方向，在电路检测中用两个通道分别检测，这样也便于分别进行信号的调理，同时也便于用 A/D 转换器的一个输入通道来测量。

该单元由电池检测板和电池巡检板组成（可选），主要完成电池组电压（合母电压）、充/放电电流、环境温度及单体电池电压的采集;电池熔丝状态检 测;可通过输出模拟电压、电流给定来控制其他厂家的模块或相控电源三相触发板的电压或电流给定（具体情况与厂家协商），提高了系统的兼容性;按时计量;同时完成合母过欠压、电池过充、电池馈电及单体电池失效告警等功能;通过调节电池检测板和电池巡检板上的电位器可分别校正合母电压和单体电池电压显示值。如图 2 中所示。

合母电压监测电路如图 2 所示。合母电压流过电阻 R16、R17、R54，在电阻 R17上取样， 故而电阻 R17 应选用高精度电阻。 R16 和 R54 因为要比电阻 R17 大得多，又是出现在分母上，故而不必选用高精度电阻。LL 的作用是抑制共模干扰。可以通过调节电位器Rp的大小来使所要监测电压的大小 符合A/D转换器输入电压要求。

A/D 转换芯片采用 TLV1544。TLVl544 的主要特点是：宽范围的单电源供电，VCC可为 2.7～5.5V;芯片内部有着较高的转换速 率， 转换时间小于 10μs;芯片提供4 路外部输入通道，通过编程给芯片不同的状态字设置可以任意选择 4 个输入通道之一;芯片有 4 个端口作为同步串行接口，通过 SPI 总线的形式与微处理器连接;11 位 A/D 转换，足以满足系统的要求。如图 3 所示。

控制对从选定的通道中输入的模拟信号的采样开始。由高变低开始模拟输入信号的采样;由低变高使采样和保持功能处于保持状态，并开始模/数转换。独立于输入/输出时钟信号，当为高时，开始工作。为低的持续时间控制开关电容阵列采样周期的持续时间。当不用时，接高电平。引脚（E0C）在 A/D 转换结束时变为高电平来表明转换完成。 本单元通过查询 EOC 电平来判断是否转换完成从而进行数据的读取。

本文简单介绍了智能电源监控系统电路设计，根据电池的特点进行智能电池充放电管理，在实际使用中起到了延长电池使用寿命的作用。