UPS系統中蓄電池充電的探究

張欽天津廣播電視發展有限公司

UPS系統中蓄電池充電的探究

張欽
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隨著工業技術的不斷進步，UPS系統應運而生，UPS系統的出現有效解決了部分特殊行業對供電系統的要求，為社會生產生活提供了一定便利。UPS系統的有效工作，離不開優質的蓄電池，蓄電池充電的質量直接影響UPS的工作效果，本文從UPS系統和蓄電池的相關知識出發，對UPS系統中蓄電池充電相關問題進行淺析。

UPS系統；蓄電池充電；工作效果

前言

愛迪生為發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，如今已經廣泛應用于許多領域，UPS系統即是其中之一，蓄電池是UPS系統的重要組成部分，如何妥善對UPS系統中的蓄電池進行充電工作，是相關人員需要重視和完善的問題。

1 UPS系統的相關介紹

1.1 UPS系統的概念

UPS系統是隨著工業進步出現的一種供電系統，也被稱為不間斷電源系統，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換成工頻交流電的系統。主要是為包括計算機、壓力變送器等用電設備提供不間斷的電能。

1.2 UPS系統的工作原理

一般而言，當工頻交流電為正常狀態，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，工頻交流電經整流后對電池充電，如果工頻交流電出現電力中斷或者電壓異常，則由電池組用過隔離二極管開關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換為電能的一種電氣化學設備。

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，電解質通常是稀硫酸。電池在放電時，二氧化鉛是正極，發生還原反應，生成硫酸鉛，金屬鉛是負極，發生氧化反應，生成硫酸鉛，電池在用直流電充電時，兩極分別生成單質鉛和二氧化鉛。移去電源后，它又恢復到放電前的狀態，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。恒壓充電模式的優勢在于，蓄電池可以根據自身電容量對電流進行調整。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，再調整為恒壓充電[2]。

2.2.4 脈沖充電

脈沖充電是指通過斷續的方式對蓄電池進行充電，其最大優勢在于電池內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化為化學能。

3 UPS系統中蓄電池充電的相關探究

3.1 UPS系統中蓄電池充電的環境要求

蓄電池的工作環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，應充分注意充電環境、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異常，則需要通過均衡充電進行調整，使該電池電壓恢復到接近正常值的水平，再進行常規充電。

3.3.4 補充充電

通常來說，蓄電池會在存放、運輸等過程中失去部分電能，這是很難避免的，為確保UPS系統供電正常，應在投入使用前進行補充性的充電，具體標準可以用專業設備進行衡量，補充量以電池流失總電量為準。

4 UPS系統中蓄電池充電時應注意的問題

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。充電時間可以根據電池相關說明確定，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部的活性，造成內阻增大等問題，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

蓄電池可以多次存儲、釋放電能的特性決定了它在UPS系統中的關鍵作用，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系統中蓄電池充電的效果，使UPS系統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].電網技術,2014,02：347-351.

[2]朱建渠,謝東,曹太強.光伏發電系統中蓄電池充電的數字控制研究[J].電力電子技術,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計[J].現代電子技術,2013,03：139-141.