复华铅酸蓄电池MF12-120 12V120AH/20HR

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                         电磁*由电磁骚扰源、耦合途径(或称耦合通道)及敏感设备三个要素构成,前两者降低设备的电磁*输出量,降低本设备对其它设备的*,最后一项提升本设备的适应能力和电磁耐受能力。对于降低电磁骚扰源的措施已在许多书刊上进行了非常广泛的阐述,本文主要从传导耦合途径的角度对降低UPS系统的电磁*进行分析。

1 UPS系统结构

从图1可以看出,UPS系统有市电、电池、旁路、输出四个端口。一般旁路与市电连接为同一输入,充电器跨接在市电输入与电池回路之间,四个端口间相互连接,互相耦合,这就为UPS处理EMC*问题增加了难度。

2 *源及其传播路径

同普通的开关电源一样,UPS的*源也来自开关管、磁性元件等存在的较大的di/dt、du/dt回路和节点。UPS系统是一个复杂系统,存在多个*源,主要有整流器、逆变器、充电器、辅助电源等。另一方面,由于存在多个相互耦合的支路,使得UPS系统的EMC处理变得非常复杂。下面以某30kVAUPS为例研究其*传播路径(参见图2)。

在该UPS系统中,EMC特性与器件的寄生参数、功率回路的吸收电路、EMC滤波器、接地系统的结构有很大的关系,主要的*传递路径有:

①开关管→散热器→机箱

开关管通过绝缘导热部件(常见的为硅胶布)的寄生电容将*信号传递到散热器,再通过散热器将*传递到机箱,形成共模*。

②电感线圈→电感铁心→机箱

若电感的磁芯外露,需要将磁芯接地,此时电感线圈与磁芯间的寄生电容会将*信号引入到

铁心中,并进一步将*信号引入地线,形成共模*。

③电感线圈→Cepc→电网端或输出端,电感内部的等效并联电容会降低滤波效果,将开关管的噪声引入到电网端或输出端,形成差模*。

④散热器→接地寄生电感、铁心→接地寄生电感、输入输出滤波器→接地寄生电感……

通常在设计和处理EMC问题时都将机箱视为地平面,认为只要将信号接入机箱都视为接地,事实上并不能完全忽略机箱对EMC的影响,特别是当机箱体积较大时,机箱设计不良引起的EMC问题会相当严重。机箱设计不良可等效在*传播回路或滤波器回路中串入了电感,这个电感会引起EMC滤波器效能降低、*信号由传导转换为辐射、引起滤波回路振荡等问题。

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复华保护神蓄电池复华（保护神）MF标准系列阀控式密封铅酸蓄电池具有良好的氧循环复合能力。充电时所产生的氧气几乎被完全吸收，在使用时无须补充水份，也无须测量电解液的密度。由于采用贫液设计和紧装配工艺，复华（保护神）MF标准系列阀控式密封铅酸蓄电池的体积比能量和重量比能量大大提高。复华A蓄电池主要是为通讯系统，UPS系统，电力控制系统和应急报警系统而设计。保护神公司为广大用户提供8大系列数十种规格的产品，最大限度的满足客户的需要。除了提供标准配置的产品外，同时还为客户的不同需要提供转业的定制方案。保护神公司拥有国际的从欧美进口的生产设备和检测设备，并且拥有众多的专业技术人员和管理人员。复华蓄电池已在18个国家和地区得到广泛使用。为了更好的为客户提供服务，保护神公司在中国各大城市中设立了30个销售服务中心，同时在海外拥有4个分支机构，分别位于美国、香港，英国、和日本。保护神公司通过对这些高素质的销售和技术员工不断的培训从而为用户提供就及时的专业服务。凭借着数十年的电池生产经验，保护神公司业已成为亚洲主要的专业VRLA蓄电池生产厂家之一。保护神公司已通过ISO9001认证。并获得国家信息产业部、利电力部、国家广电部、铁道部、国防部和UL的认证。

产品特点密封结构： 复华保护神MF标准系列阀控式密封铅酸蓄电池具有独特的结构并采用了先进的密封技术，确保电解液不会溢出。免维护设计：复华保护神MF标准系列阀控式密封铅酸蓄电池具有良好的氧循环复合能力。充电时所产生的氧气几乎被完全吸收，在使用时无需补充水份，也无需测量电解液的密度。高能力密度：由于采用贫液设计和紧装配工艺，复华保护神MF标准系列阀控式密封铅酸电池的体积比能量和重量比能量大大提高。低自放电： 复华保护神MF标准系列阀控式密封铅酸电池由于采用高纯度的原材料和添加剂，使电池在储存或不使用时的自放电率大大降低，自放电率低于3%/月。深放电恢复性能好： 复华保护神MF标准系列阀控式密封铅酸电池采用特殊的电解液配方，在深放电后具有良好的恢复特性。符合UL94V-0阻燃ABS材料的外壳（可选）

上海复华保护神电池规格及型号：

保护神蓄电池监测系统的研制

为了给蓄电池提供良好的运行环境，在线监测电池的工作状况，电池管理系统（BMS-Battery　Management System）应运而生，成为高可靠电源系统的关键一部分。

1、电池单体的内阻测量

内阻R反比于传输电流的横截面积A。活性物质的脱落、极板板栅和汇流排的硫酸化和腐蚀、干涸都可降低有效的横截面积A，所以可通过测量内阻来检测电池的失效。

内阻和电池状态的相关程度可变性很大。从报导的相关性来看，变化范围从0%到。英国电子协会（ERA）对用阻抗监测的实验室设计和商用设计两种产品进行了大量的电池调查，发现二者的准确性在50%以上。一个基本的困难是测量小变化数值的精度问题。正常的300安时备用电流的电阻仅在0.25×10-3欧姆的数量级。因此，很小而且有意义的电阻变化可能观察不到。在下面的操作环境下，问题更加严重。

1）在线测量期间存在的变压器的“噪音”和浮充电压波动引起的干扰。

2）腐蚀裂纹对内阻的影响是有高度方向性的，内阻数值对平行于电流方向的裂隙是相对不敏感的。

3）电解质浓度的变化，继而电池的变化使得结果很难解释。

由于逆变滤波电容存在ESR,不能完全滤除噪音,这部分噪音会通过旁路SCR的吸收电容Csnb传递到输入端。更严重的是旁路SCR的吸收电容Csnb会“短路”市电输入滤波器的共模电感,导致输入滤波器性能大幅降低。

3 处理方式及注意事项

上述初步分析了UPS系统主要的*传播途径,这里针对这些传播途径一一采取措施进行抑制。

(1)开关管→散热器→机箱回路*的抑制

在该回路中有两点措施可以采用,即降低开关管→散热器、散热器→机箱两个耦合路径。前者是由开关管与散热器间的绝缘导热器件决定的,常用的绝缘导热器件是硅胶布,为了得到更低的热阻,硅胶布都用的比较薄,最低达到0.15mm。但是过小的厚度增加了开关管与散热器间的电容,增强了开关管*的传播,不利于EMC*的处理。

在另一些应用中,为了进一步降低开关管与散热器间的热阻,在开关管与硅胶布间增加大面积铜板,再通过铜板、硅胶布将热量传递到散热器。这种办法降低了开关管与硅胶布间的热阻,却极大地增加了开关管(含铜板)与散热器间的电容,恶化了EMC特性。

氧化铝陶瓷基板的出现解决了这一问题,它具有导热好、热阻低的特点,通常陶瓷基板的厚度在1mm左右,因而用陶瓷基板替换硅胶布,可以大大降低开关管与散热器间的电容。

表1为TO-3P封装分别采用三种不同的方法进行对比,其中铜板+硅胶布的方案中,铜板尺寸按34×32×1.5进行对比。

由表1看出,采用陶瓷基板可在获得高的导热性能的同时显著降低耦合电容,减少EMC*的传播。

散热器与机箱通常有两种连接方式,一种是将散热器直接接机箱,如采用自冷却系统的设备;另一种是散热器悬空,不与任何机箱或电路连接。前者会直接把*信号耦合到机箱,形成共模*,后者通过散热器与机箱间的耦合电容将*信号耦合到机箱。对散热器悬空的系统,应尽可能的增加散热器与机箱的间距,以减少耦合电容。另一种办法是通过一高压电容将散热器与N线相连,将共模信号转化为差模信号,便于处理。

(2)电感线圈→电感铁心→机箱回路的抑制

对于采用外置磁芯的电感,可以通过加大线圈与铁心间距的办法减少耦合电容。也可以重新布置绕组,将电感的“静端”或噪声小的接线端布置在靠近电感磁芯的位置,以减小噪声的传播。也可采用内置磁芯的电感取代外置磁芯的电感,如用环形电感取代CD型铁心电感。

(3)电感线圈→Cepc→电网端或输出端*的抑制

有多篇论文提到,可以通过改变线圈的绕制工艺降低电感的等效并联电容。除此之外,将箔绕组替换为线绕组并合理分布绕组可以有效降低寄生电容。当电感已经确定无法改变时也可以采用一些措施减少电磁*的传播,如:采用好的滤波电容和合理的电容连接结构来降低*的传播,也可以在主电感回路中串联小的副电感,通过副电感降低*的传播。

(4)接地系统引起的*抑制

由于机箱设计的不合理使得接地系统不良,无法有效地滤除EMC*甚至引起振荡。通过优化机箱设计,使得电磁*的耦合点尽可能地以大面积金属的形式接入系统接地点,尽可能避免多个接地点串联接入系统地。另外,系统的接地点的选择也很重要,要选择面积较大的金属板、离EMC滤波器较近的位置作为系统接地点。要避免电磁*强的电缆通过大孔或长条孔。

(5)逆变滤波电容端→旁路SCR吸收电容Csnb→电网端回路的抑制

有几个办法可以采用:

①在SCR吸收电容上串联电阻，形成一定的阻抗，抑制电磁*的传播。但该电阻不易过大，否则会对SCR的电压尖峰吸收和di/dt抑制造成影响。

②在旁路回路上串联电感。该法可以有效地切断该回路,但在功率回路上串联电感会引起成本上升,接点增加。

③更改SCR的吸收电路,将并联于SCR两端的电容取消,更改为SCR两端分别对零线并联电容,

从而切断该回路。

在图3中,N点的选择非常重要,一定要选择对三个源都“安静”的源进行滤波,否则仍将引入*。

虽然内阻测量法很难准确测量电池的容量，内阻/容量的对应关系很难复现，但对于BMS来说，内阻测试只是用于电池单体之间的比较，而且计算机可以对内阻的变化进行记录和数据处理来预告电池容量衰减和失效，因此，内阻测试对于BMS而言是关键技术之一。

对于离线或电池开路情况下测量内阻而言，测量时可方便地将激励电流回路与电压测量回路以4端子方式与电池组中的单体相连接，但对于在线测量，很难解决激励和测量的问题。

目前大多采用在电池组两端并联放电器，因为有充电器和电池组并联，需要将充电器停止工作，而且要实时同步测量电池的电流变化和电压变化，很难处理采样干扰。

采用中点抽头的激励装置，与目前采用的在电池组正负极两端施加激励的内阻测试装置相比，由于连接了中点抽头，激励装置的电流通过中点抽头后经上部电池组和下部电池组到达电池组的正极和负极，消除了电池组外部充电器和用电负载的并联影响，在电池上产生了稳定的电流激励，能够准确测试电池的内阻。