电站直流电源后备系统及智能充电机的设计

(3)完善的报警保护功能，包括交流中断、缺相、过压、过流、短路等。

    (4)RS485通信接口及相应的通信协议，包括提供上位机远控功能。

(5)恒压恒流精度可达±1%，纹波系数在1%以下，功率因数及效率也可达到用户给定的指标。

(6)温度对蓄电池充电特性有一定影响，因此需具备温度补偿功能。

2 智能充电机的硬件设计

本充电机采用可控硅三相全控桥的相控整流主电路型式。

本系统的特点是控制精度要求较高、任务较多，为了提高硬件可靠性，系统采用了多微控制器(单片机)的设计。

系统整个运行任务按功能独立性及负荷均匀的原则大致可分为以下四个大的子任务：同步脉冲产生、移相触发脉冲生成、流程控制及恒压恒流算法实现、接口及串行通信等。这些任务由一两块单片机完成是不可能的，为此使用四块单片机，每块单片机完成上述的一个子任务，各单片机之间通过硬件握手信号及共享RAM存储器来通信。图3是这些单片机的联系逻辑图。

同步单片机完成同步脉冲的产生，包括相序的判定、缺相的判定等，从而使系统达到不认相序无需调整的要求。

触发单片机完成6个触发脉冲的产生与分配(根据相序信号及来自于控制单片机的单相导通信号来判定)。

图5

    人机接口单片机所扩展的功能电路单元较多，其原理框图如图4所示。

首先是温度采样。由于电池柜与控制器相距可达百米，因此采用温度电流传感芯片AD590。AD590输出一个与绝对温度值成正比的电流信号。由于其具有高阻抗的恒流源输出特性，因此对长线阻抗不敏感，同时也能抗现场干扰。温度采样电路如图5所示，图中的两个电位器可以对零点和满刻度进行校正。

由于蓄电池数目较多，所占面积也较大，因此使用三只均匀放置的AD590，将它们并联，所得测量结果为三点温度的平均值。

显示接口采用两片串行的7219 LED显示驱动芯片，并扩展4x4位的LED数码管显示及若干LED发光指示灯。7219可自动完成LED数码管动态扫描的显示控制。

    日历时钟芯片12C887提供充电流程控制所需要的日期时间标尺，同时其片内近128Byte的不掉电内存单元还可用于不掉电存储控制参数。

DSl609是一个双口RAM，共256Byte。在本系统中，它作为人机接口单片机与控制单片机的共享内存，传递公用信息。防止两个单片机同一瞬间对1609同一单元进行读写而造成冲突是应用的关键，系统采用信号邮箱的方式解决这一问题，如后所述。

控制单片机的接线较为简单，主要是为触发单片机输出单同步移相触发信号。

3 软件设计

限于篇幅，仅讨论接口单片机与控制单片机的软件设计。接口单片机的软件较为复杂，整个软件运行受两个中断源驱动：一是主同步信号外中断，另一个是串行口中断。整体软件是一个多任务后台切换的结构，任务包括电压电流采样、键盘扫描、与1609通信、采样值的标度变换、采样值的显示、报警处理、温度的采样与显示、判断是否接收到完整的串行通信数据与命令帧、串行通信命令帧解释等。在每个主同步信号外中断发生后，接口单片机必须完成前四个任务，其它不太急切的任务则由主控程序轮流挑选一个激活执行，激活的唯一依据就是次序。