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5巡检监控系统
巡检监控系统是整个均衡充电系统的核心控制部分,它负责实时监控各单体的电压,控制切换网络把均衡电源投入到组内相应单体上,促进整组的能量均衡。总体框图如图6所示,主要由基于现场可编程逻辑阵列FPGA的控制器、电压采样电路和均衡电源切换网络组成。
利用FPGA现场可编程功能可以实时改变电路系统,从而可以实现不同的控制策略以满足巡检监控系统的需要。基于FPGA的控制器控制整个监控系统的运行,首先控制多路开关的切换,依次采集各单体电压,然后控制A/D转换器将其变为数字量,经过处理后发出驱动信号驱动切换网络,把均衡电源投切到相应的单体上。超级电容器组最高电压达到340V,较高的共模电压使得在单体两端直接跨接差分放大器的方法无法应用,因此采用电阻分压的方法。利用继电器矩阵构成均衡电源切换网络,使用的继电器个数较少可以提高可靠性。
采用VHDL语言对基于FPGA的控制器进行设计,软件的总体框图如图7所示。其中总控制单元负责控制协调其他单元的运行,采样单元和A/D转换单元控制对各单体的电压采样,最小值单元判断电压最低的单体,驱动单元控制切换网络动作。
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