光耦输出的电压y是电池电压x的二次函数,其中由于光耦的离散性对应着不同的二次曲线y=ax2+bx。

    为了实现每节电池能进行独立二次曲线补偿，采用准确的基准电压源模拟每节电池充满时的电压(B采样点)和半电压(A采样点)，ＤＳＰ自动收集定标信息，并根据采样信号的区间可以判断定标点Ａ或Ｂ实现自动定标，利用A(x1,y1)、B(x2,y2)来求解二次函数的系数a[i]、b[i]，并将系数保存于非挥发性记忆体中。完成定标操作后，系统重启并开始初始化，DSP读回二次函数的系数，通过二次曲线补偿求解到每一节电池电压Uf[i]，其中i是电池总数单节电池的序号，也就是说通过二次曲线补偿后光耦输出信号与电池的实际电压成性线关系，如图6所示。

5  数字光耦的温度漂移校正

    温度对于数字光耦的特性来说有较大的影响，例如光耦发光二极管的正向导通压降,光耦右侧的光敏三极管的工作点。如图6所示，当温度从T1升高到T2时，光耦输出的电压值从y1增大到y2，经DSP采样、二次曲线补偿运算得到x2，由于温度升高，使得计算得到的电池电压从x1漂移到x2，因此要在较宽的温度范围内达到高的测量精度,就必须对温度变化产生的影响予以补偿。

    温度补偿的方法有很多，其中典型的方法是采样得到温度量，程序查温度结合电压补偿曲线表实现补偿，缺点是相同数字光耦的特性不一定完全一致，有着不同的温度漂移曲线，在应用工程中N节电池补偿曲线表的预建立非常困难，该方案并不理想。

    本文温度补偿采用与具体温度无关的补偿方法，由于经过二次曲线补偿后数字光耦输出电压信号与电池的电压成线性关系(如图6所示)，当受温度漂移时光耦输出信号量y2-y1=y4-y3时，那么电池电压漂移量x2-x1=x4-x3，也就是说数字光耦产生的电池电压每伏所对应的偏差量(UΔ)是相同的。如果利用线性光耦转换蓄电池组两端的准确电压，就可以求解得到电池电压每伏所对应的偏差量(UΔ)，从而补偿光耦的温度漂移。

    一般地UPS电源都设计有直流母线电压(电池组电压)监控电路，由于线性光耦温度漂移很小，输入输出的线形较好，抗干扰能力强，有优越的隔离性能，能有效地抑制共模干扰等优点，直流母线电压的采样电路可以采用线性光耦，为了保证线性光耦的工作，必须提供与采样信号地隔离的辅助电源。电路拓朴如图7所示，电池组电压经过R1与R2分压后经线性光耦输出得到差分信号u0，经后一级运放信号调理得到与电池组电压成比例的采样信号U_Ａ。U_Ａ与蓄电池组的电压成比例，且不受工作温度的影响，利用U_Ａ与对应每一节电池采样电压的累加和UΣ求得总的采样偏差ΣU_Δ，根据偏差ΣU_Δ计算电池的每伏电压补偿量，就可以得到每一节电池接近真实的电压，数学表达式如式①、②、③所示。

    将二次曲线补偿后的每一节电池电压进行累加得到U_Σ，其中n是电池组的电池节数。
        ①

    求得因数字光耦的温度漂移造成的电池组电压的偏差。

          ②

   利用偏差ΣUΔ计算电池的每伏电压补偿量，就可以得到每一节电池接近真实的电压。

          ③
 
6  蓄电池工作电流的采样与分析

    判断蓄电池寿命状况的最佳测试方法是带负载测试即容量测试，UPS运行期间可以自动关断整流模块输出，蓄电池组向逆变模块供电。考虑到蓄电池组工作在大电流高电压的危险状态，电流检测采用霍尔传感器,实现了电流采样信号与高电压的母线隔离(如图7所示)，当蓄电池组由单节电池串联组成时，直流母线的工作电流就是每节电池的放电电流，结合每一节电池的电压就能判断每一节电池的状态，并能将信号以ＬＣＤ图形、文字方式直观显示，也可以串口等通讯方式报告电池状态。

图8

7  结论

    采用数字光耦对蓄电池组的单体电池电压进行巡检，配合一个线性光耦单元对电池组整体电压进行监测，并利用霍尔传感器检测电池工作电流，采用软件进行二次曲线补偿，解决了数字光耦的非线性与温度漂移问题，经DSP分析电池组的工作电流及电压就可以推算出蓄电池内部真实的等效内阻，及时、有效地报告弱电池和潜在失效电池，保证了UPS系统运行的可靠可性与稳定性。