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UPS系統(tǒng)中蓄電池充電的探究

張欽
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隨著工業(yè)技術(shù)的不斷進步，UPS系統(tǒng)應(yīng)運而生，UPS系統(tǒng)的出現(xiàn)有效解決了部分特殊行業(yè)對供電系統(tǒng)的要求，為社會生產(chǎn)生活提供了一定便利。UPS系統(tǒng)的有效工作，離不開優(yōu)質(zhì)的蓄電池，蓄電池充電的質(zhì)量直接影響UPS的工作效果，本文從UPS系統(tǒng)和蓄電池的相關(guān)知識出發(fā)，對UPS系統(tǒng)中蓄電池充電相關(guān)問題進行淺析。

UPS系統(tǒng)；蓄電池充電；工作效果

前言

愛迪生為發(fā)明蓄電池先后進行了40000多次試驗，終于使蓄電池得以問世，這項成果是用電方式的一次重大變革，如今已經(jīng)廣泛應(yīng)用于許多領(lǐng)域，UPS系統(tǒng)即是其中之一，蓄電池是UPS系統(tǒng)的重要組成部分，如何妥善對UPS系統(tǒng)中的蓄電池進行充電工作，是相關(guān)人員需要重視和完善的問題。

1 UPS系統(tǒng)的相關(guān)介紹

1.1 UPS系統(tǒng)的概念

UPS系統(tǒng)是隨著工業(yè)進步出現(xiàn)的一種供電系統(tǒng)，也被稱為不間斷電源系統(tǒng)，是將蓄電池與主機連接，之后利用主機的逆變器等模塊將直流電轉(zhuǎn)換成工頻交流電的系統(tǒng)。主要是為包括計算機、壓力變送器等用電設(shè)備提供不間斷的電能。

1.2 UPS系統(tǒng)的工作原理

一般而言，當工頻交流電為正常狀態(tài)，也即220V-380V之間時，直接主回路有直流電壓，供給DC-AC交流逆變器，輸出穩(wěn)定的交流電壓，電壓通常保持在220V-380V的強度，同時，工頻交流電經(jīng)整流后對電池充電，如果工頻交流電出現(xiàn)電力中斷或者電壓異常，則由電池組用過隔離二極管開關(guān)向直流回路反向供給電能。電池能量即將耗盡時，逆變器一般會停止工作[1]。

2 蓄電池相關(guān)介紹

2.1 蓄電池的工作原理

蓄電池也被稱為二次電池，是指放電后，能夠用充電的方式把電能儲存為化學能，需要放電時再次把化學能轉(zhuǎn)換為電能的一種電氣化學設(shè)備。

蓄電池的正極一般是填滿二氧化鉛的鉛基板柵，負極一般是填滿海綿狀鉛的鉛基板柵，電解質(zhì)通常是稀硫酸。電池在放電時，二氧化鉛是正極，發(fā)生還原反應(yīng)，生成硫酸鉛，金屬鉛是負極，發(fā)生氧化反應(yīng)，生成硫酸鉛，電池在用直流電充電時，兩極分別生成單質(zhì)鉛和二氧化鉛。移去電源后，它又恢復到放電前的狀態(tài)，組成化學電池。

2.2 蓄電池的充電方式

2.2.1 恒壓充電

恒壓充電是指在電源電壓不變的情況下對蓄電池進行充電。一般而言，在充電開始的時候，蓄電池的電壓往往會很低，此時充電的電流比較大，可以快速的補充蓄電池的電量，但也會損害蓄電池的使用壽命，當蓄電池電力部分恢復，電壓達到相對可靠的水平時，電流會變小。恒壓充電模式的優(yōu)勢在于，蓄電池可以根據(jù)自身電容量對電流進行調(diào)整。其缺點是在充電完成后，如果沒有及時將電源電壓移除，會對蓄電池造成損害。

2.2.2 恒流充電

恒流充電是指在電源電流不便的情況下，對蓄電池進行充電，恒流充電的電流決定了充電的速度，但如果電流過大，蓄電池的使用壽命會縮短，而如果電流較小，充電過程所需時間會較長。

2.2.3 恒壓限流充電

恒壓限流充電是指在電源電壓不變的情況下，通過在充電過程中的調(diào)整對蓄電池進行充電。一般而言，在充電的開始階段，電流是穩(wěn)定的，可以快速補充蓄電池電量，隨后當蓄電池電壓達到一定強度，再調(diào)整為恒壓充電[2]。

2.2.4 脈沖充電

脈沖充電是指通過斷續(xù)的方式對蓄電池進行充電，其最大優(yōu)勢在于電池內(nèi)的電解液可以利用充電停止的時間獲得比較均勻的擴散，使電池的能量能夠充分轉(zhuǎn)化為化學能。

3 UPS系統(tǒng)中蓄電池充電的相關(guān)探究

3.1 UPS系統(tǒng)中蓄電池充電的環(huán)境要求

蓄電池的工作環(huán)境通常要盡可能清潔、陰涼、通風、干燥，并要避免受到陽光、加熱或輻射熱源的影響，在對蓄電池進行充電時，環(huán)境溫度最好維持在5℃-35℃之間，過高或者過低的溫度都會影響充電效果，進而降低蓄電池的使用性能和使用壽命。

3.2 UPS系統(tǒng)中蓄電池充電的方式

3.2.1 初步充電

初步充電是指在蓄電池首次安裝或較大修理后的第一次充電，初步充電是否良好，會直接影響蓄電池的使用性能和使用壽命，應(yīng)充分注意充電環(huán)境、充電電壓、電流等因素，確保符合標準。

3.2.2 浮充充電

浮充充電是指充電電源與蓄電池組并聯(lián)的浮充供電方式。一般而言，浮充充電的電流較小，只是為了確保直流電源不間斷，同時一定程度上延長蓄電池的使用壽命。

3.2.3 均衡充電

均衡充電相對來說不是一種常規(guī)的充電方式，由于通常情況下電池組之間的電壓是一致的，因此不需要均衡充電，但如果電池組中單體電池電壓出現(xiàn)異常，則需要通過均衡充電進行調(diào)整，使該電池電壓恢復到接近正常值的水平，再進行常規(guī)充電。

3.3.4 補充充電

通常來說，蓄電池會在存放、運輸?shù)冗^程中失去部分電能，這是很難避免的，為確保UPS系統(tǒng)供電正常，應(yīng)在投入使用前進行補充性的充電，具體標準可以用專業(yè)設(shè)備進行衡量，補充量以電池流失總電量為準。

4 UPS系統(tǒng)中蓄電池充電時應(yīng)注意的問題

4.1 新電池的充電和放電

新的蓄電池在安裝完畢后，應(yīng)進行一次充放電，其目的為了提高蓄電池充放電的特性和活性。充電時間可以根據(jù)電池相關(guān)說明確定，通常要略長于普通蓄電池的充電時間，在充電充分完成后，將電量放出，再進行充電，之后就可以正常使用了[3]。

4.2 避免深度充電和放電

深度充電是指充電時間超過規(guī)定，深度放電是指使用時過渡消耗了蓄電池的電量，兩種行為都會影響蓄電池內(nèi)部的活性，造成內(nèi)阻增大等問題，減少蓄電池使用壽命，降低性能，嚴重者甚至會導致蓄電池損壞。

總結(jié)

蓄電池可以多次存儲、釋放電能的特性決定了它在UPS系統(tǒng)中的關(guān)鍵作用，但也正是基于這種特性，蓄電池的充電成為一個需要重視的問題，通過對新電池的正確使用、對充電環(huán)境的認識以及對充電方式的充分了解等措施，可以有效提升UPS系統(tǒng)中蓄電池充電的效果，使UPS系統(tǒng)能夠良好有序的進行工作。

[1]榮雅君,陳樂,崔明勇,趙朋,梁海平.基于最大功率點跟蹤的蓄電池充電控制策略[J].電網(wǎng)技術(shù),2014,02：347-351.

[2]朱建渠,謝東,曹太強.光伏發(fā)電系統(tǒng)中蓄電池充電的數(shù)字控制研究[J].電力電子技術(shù),2011,03：67-69.

[3]劉占軍,王斌,唐開遠,朱金榮.蓄電池充電智能管理器的設(shè)計[J].現(xiàn)代電子技術(shù),2013,03：139-141.