基于AT89C51ED2和LabVIEW的在线式UPS维护系统设计

摘
要 针对 目前铁路 电务系统 中大量使用 的 Ｕ Ｐ Ｓ维护方法不 当， 容 易造成故 障等 问题 ， 设 计 了一种 集 电压 电流 采集、 温度
采集 、 液 晶显示、 通信 、 实时时钟及双冗余控制等功能为 一体 的大容 量 Ｕ Ｐ Ｓ维护 系统 。该 系统 以 Ａ Ｔ ８ ９ Ｃ ５ １ Ｅ Ｄ ２单片机 为微 处
向： 电力 电子 技 术 。
ｍ ｓ ， 用 电设 备 不 会 因为 开关 切 换 而 中断 供 电 ， 充 分 满 足 了铁 路 电气 设 备 正 常工 作 的 需 要 。工 作 原 理
如图 １ 所示 。
峰（ １ ９ ６ ６ 一） ， 男， 教授 ， 硕士生 导师。研究方
系统 主要 由单 片机 控 制 电路 、 电压 电流测 量 电
２ ０期
缑 文博 ， 等： 基于 Ａ Ｔ ８ ９ Ｃ ５ １ Ｅ Ｄ ２和 Ｌ ａ ｂ Ｖ Ｉ Ｅ Ｗ 的在 线式 Ｕ Ｐ Ｓ维护 系统设计
５ ９ ５ １
１ ． ２ 电能采 集 电路
Ｌ
电能采集 电路 应 用 Ｃ Ｓ ５ ４ ６ ０芯 片 采 集 电压 、 电
Ｎ
流 数值 。Ｃ Ｓ ５ ４ ６ ０包 含 两通 路模 数转 换器 、 具 有高 速 电能计 算 功 能 和 一 个 串行 接 口高 度 集 成 的 模 数 转 换器 。配合 电压 、 电流 互 感 器 可 以精 确 测 量 和计 算 有功 电能 、 瞬 时功 率 、 电流 有 效 值 、 电压 有 效 值 ， 具
维护， 一 旦维 护 过 程 中外 部 电力 供 应 出 现故 障 ， 铁
路 系统 将处 于 瘫 痪 。 因此 实 现 Ｕ Ｐ Ｓ自动监 测 与在 线 式维 护具有 相 当重 要 的意义 。
式 用于铁 路 电务段 机 房计 算 机 以及 联 锁 等设 备 中。
Ｕ Ｐ Ｓ内部 蓄 电池 的状 态 直 接关 系到 Ｕ Ｐ Ｓ的工作 稳
⑥
２ ０ １ ３ Ｓ ｃ ｉ ． Ｔ ｅ ｃ ｈ ． Ｅ ｎ ｇ ｒ ｇ ．
通 信 技 术
基于 Ａ Ｔ ８ ９ Ｃ ５ １ Ｅ Ｄ ２和 Ｌ ａ ｂ Ｖ Ｉ Ｅ Ｗ 的在 线 式Ｕ Ｐ Ｓ维护 系统设 计
缑文博 赵 峰 张 涛 王 琴
（ 兰州交通大学 自动化与电气工程学 院 ， 甘肃三联 自控成套设备有限责任公司铁路事业部 ， 兰州 ７ ３ ０ ０ ３ ０ ）
理器 ， 控制高频快速 晶闸管对工作 电路进 行无缝 切换 ， 实现 了对 Ｕ Ｐ Ｓ的在 线多功 能维 护。测 试结果 表 明， 使 用本 系统进 行
Ｕ Ｐ Ｓ维护可以有效地 延长 Ｕ Ｐ Ｓ使 用寿命 ， 提高 了Ｕ Ｐ Ｓ蓄 电池充放电能力和维护工作效率 ， 节约 了更换 Ｕ Ｐ Ｓ的成本。上位机采 用Ｌ ａ ｂ Ｖ Ｉ Ｅ Ｗ 作为开发平台， 具有维护系统参数设置 、 存储维护信 息功 能。
关键词
Ａ Ｔ ８ ９ Ｃ ５ １ Ｅ Ｄ ２
Ｔ Ｎ ８ ６ ２ ；
Ｌ ａ ｂ Ｖ Ｉ Ｅ Ｗ
在线维护
Ａ
Ｕ Ｐ Ｓ蓄 电池
快速晶闸管
中图法分类号
文献 标志码
近年 来 随着 铁 路 大发 展 ， Ｕ Ｐ Ｓ （ 不 间断 电源 ） 在 铁 路系电维护 过程 中 出现 的放 电深 度 和放 电速 度选 择不当， 也是 造成 蓄 电池 性 能 下 降 的重 要 因 素 。传 统人工 方式对 Ｕ Ｐ Ｓ进行 维护 往 往会 忽 略上 述 原 因 ， 再 加上 维护 间隔时 间过 长 ， 这 都 会影 响 到 Ｕ Ｐ Ｓ电池
护系统 控制双 向反并 联 的快速 晶 闸管 Ａ和 Ｄ导通 ， Ｂ和 Ｃ 关 断 ， 市 电经 过 Ｕ Ｐ Ｓ向 用 电设 备 供 电 ； 当 Ｕ Ｐ Ｓ处于 维护状 态 时 ， 开 关 Ａ 和 Ｄ关 断 ， Ｂ和 Ｄ导
２ ０ １ ３年 ４月 １ ０日收 到
护仪 开关进行 切换 ， 使Ｕ Ｐ Ｓ恢 复正 常 工作 状态 。 由 于采 用大 容量 、 工作频 率 高 的快 速 晶 闸管作 为 切换
开关 ， 正 常状 态 与维 护 状态 的切 换 时 间 间隔 小 于 ５
第一作者 ： 缑文 博 （ １ ９ ８ ６ 一）， 男， 甘肃天 水人 ， 硕士 研究 生 ， 研 究方 向： 电力 电子与电力传 动。Ｅ － ｍ ａ ｉ ｌ ： ｌ １ ９ ２ ４ ３ ９ ４ ０ ＠ｑ ｑ ． Ｃ Ｏ Ｉ Ｔ Ｉ 。 通信作者 简介 ： 赵
第 １ ３卷
第２ ０期
２ ０ １ ３年 ７月
科
学
技
术
与
工
程
Ｖｏ １ ． １ ３ Ｎｏ ． ２ ０ Ｊ ｕ １ ．２ ０ １ ３
１ ６ ７１ — １ ８ １ ５（ ２ ０ １ ３ ） ２ ０ — ５ ９ ５ ０ — ０ ５
Ｓ ｃ ｉ ｅ ｎｃ ｅ Ｔｅ ｃ ｈ ｎｏ ｌ ｏ ｇ ｙ ａ ｎ ｄ Ｅｎ ｇ ｉ ｎ ｅ ｅ ｒ ｉ ｎｇ
通， 市 电通过 Ｕ Ｐ Ｓ旁 路 直 接 向铁 路 用 电设 备 供 电 ， 此时 ， Ｕ Ｐ Ｓ输入 端断 电 ， Ｕ Ｐ Ｓ通 过 内部 蓄 电池逆 变 向
放 电负载进 行 放 电 ， 当蓄 电池 电量放 至 ６ ０ ％ 时， 维
性能 。另外 ， 维护 只能将 Ｕ Ｐ Ｓ从 工作 电路脱 离 出来
力 大大 降 低 ¨ Ｉ ２ 』 。据铁 路 相关 维 护数 据 表 明 ， 由 于
同时采 集 市 电 输 入 电压 和 Ｕ Ｐ Ｓ输 出 电 压 来 判 断
Ｕ Ｐ Ｓ的工作 状态 。当 Ｕ Ｐ Ｓ处 于正 常 工作 状态 时 ， 维
蓄 电池 的维 护不 当 而 引起 的 Ｕ Ｐ Ｓ故 障约 占 ５ ０ ％ 以
定 性 。铁 路 系统 电力 设备 主要 采用 双 路 供 电模 式 ，
而两 路供 电 同时 出现 系统 的可 能性 非 常小 ， Ｕ Ｐ Ｓ长
１ 维护 系统工作原理及结构
Ｕ Ｐ Ｓ 接 人维 护系 统 工作 电路 当 中 （ 图１ ） ， 通 过
期 处于 浮充饱 和状态 ， 这样 使 得 Ｕ Ｐ Ｓ蓄 电池 储 电能