專利名稱：一種基于雙微處理器架構的固態(tài)開關控制系統(tǒng)的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種基于雙微處理器硬件架構、應用于快速固態(tài)轉換開關(SSTS)裝置的硬件控制系統(tǒng)，屬于電力電子在電力系統(tǒng)中的應用技術領域。
背景技術：
隨著科技的飛速發(fā)展，各種新器件新設備不斷的出現，人們對電能質量以及其可靠性的要求越來越高。電壓跌落以及電壓短時中斷的故障占所有電能質量問題的90%左右，而電力系統(tǒng)中因電壓跌落而引起的事故次數大約是因完全供電中斷而引起的事故次數的10倍。因此，治理電壓跌落，有效改善電能質量成為當務之急。
快速固態(tài)切換開關(SSTS)裝置是利用大功率電力電子技術以及基于微處理器、光纖通信和數字信號處理測控技術，其控制保護系統(tǒng)通過監(jiān)測電網進線和出線的三相電壓、三相電流，檢測電壓跌落，從而控制大功率電力電子器件實現兩路進線電源的快速切換，解決電壓跌落以及短時斷電的問題，來實現對負載的不間斷供電，保證用戶的可靠供電。固態(tài)切換開關能夠廣泛運用在解決敏感、關鍵負荷電力供應場合不僅僅在于其的經濟性，更在于它帶來了 MS級的切換速度。固態(tài)切換開關的切換速度取決于其基于的微處理器通信速度、數據運算處理速度以及系統(tǒng)控制響應速度。本發(fā)明在傳統(tǒng)固態(tài)切換開關控制架構的基礎上，提出了基于雙微處理器架構的固態(tài)開關控制系統(tǒng)，能夠有效提高控制系統(tǒng)的響應速度、數據處理能力以及外部接口可擴展性，控制方便靈活且速度極快，與傳統(tǒng)的固態(tài)開關相比，具有較高的系統(tǒng)穩(wěn)定性、可靠性以及實時性，同時該硬件架構能夠簡化軟件復雜程度實現真正的并行信號采集和處理能力，在現代配電網中有著廣泛的應用前景。

發(fā)明內容
技術問題本發(fā)明公開了一種基于雙微處理器架構的固態(tài)開關控制系統(tǒng)，該裝置的硬件架構是基于傳統(tǒng)的單微處理器硬件架構的快速固態(tài)轉換開關(SSTS)裝置基礎上，進行結構創(chuàng)新和功能拓展后提出的。該SSTS硬件控制系統(tǒng)的硬件架構由兩個微處理器(主處理器21和協(xié)處理器23)和一個可編程邏輯器件22構成，通過對控制系統(tǒng)硬件結構創(chuàng)新及有效配置，有效提高了控制系統(tǒng)的數據通訊速度、運算處理速度以及系統(tǒng)控制響應速度，保證了基于此硬件架構的SSTS硬件控制系統(tǒng)具有超高速的投切功能，同時也提高了控制系統(tǒng)的穩(wěn)定性及實時性。另外，該硬件架構也為將來的功能擴展提供了有力保障。技術方案一種基于雙微處理器架構的固態(tài)開關控制系統(tǒng)，包括控制系統(tǒng)單元和輔助單元；控制系統(tǒng)單元包括主處理器、可編程邏輯器件和協(xié)處理器；輔助單元包括電壓電流傳感器單元、電壓電流信號調理單元、輔助供電電路單元、人機接口單元及系統(tǒng)溫度監(jiān)測單元；所述主處理器用于實時控制，協(xié)處理器用于實時監(jiān)測；可編程邏輯器件分別與主、協(xié)處理器交互，控制主、協(xié)處理器的互聯(lián)；主、協(xié)處理器之間還通過直連接口進行交互；可編程邏輯器件還連接控制電子開關，該電子開關控制主、備用側電源的負載接入；輔助供電電路單元為控制系統(tǒng)單元和輔助單元供電；電壓電流傳感器單元包括主側電源相電壓或線電壓傳感器、主側開關元件端電壓傳感器、備用側電源相電壓或線電壓傳感器、備用側開關元件端電壓傳感器、主側開關元件電流傳感器和備用側開關元件電流傳感器；電壓電流信號調理單元對電壓電流傳感器單元中各個傳感器的輸出信號進行信號調理，再把調理后的信號輸出給控制系統(tǒng)單元的主、協(xié)處理器；人機接口單元包括接口電路模塊，主、協(xié)處理器與接口電路模塊連接；系統(tǒng)溫度檢測單元包括監(jiān)控開關器件工作殼溫的溫度傳感器，溫度傳感器的信號輸出端連接協(xié)處理器的信號輸入端。各個單元的原理說明如下
電壓電流傳感器單元分別測量主側電源相電壓、主側開關元件端電壓、備用側電源相電壓、備用側開關元件端電壓、負載側相電壓、主側開關元件電流和備用側開關元件電流；電壓電流信號調理單元對電壓傳感器以及電流傳感器的副邊輸出量進行信號調理；輔助供電電路單元輸出控制系統(tǒng)單元和輔助單元所需電源；人機接口單元協(xié)微處理器連接開關裝置的人機交互模塊以及控制面板；該人機接口單元包括串口、以太網接口、顯示屏接口、觸摸屏接口 ；還包括預留的冗余接口，為將來的功能擴展升級備用。系統(tǒng)溫度檢測單元協(xié)處理器連接系統(tǒng)溫度檢測單元，通過溫度傳感器監(jiān)控開關器件(如晶閘管等)的工作殼溫，如果出現異常，能夠及時報警反饋，以使得快速固態(tài)轉換開關裝置穩(wěn)定運行。正常工作時，協(xié)處理器對主側、備用側電源的電能質量進行監(jiān)測，通過對主側備用側電源的電壓和電流實時采樣和信號處理，對電能質量問題進行監(jiān)測；當發(fā)現異常時，協(xié)處理器通過系統(tǒng)互連接口實時將故障情況通知主處理器；主處理器根據接收到的故障報警信號，來控制主側、備用側電源的電子開關，決定負載切入哪一側電源；在切換過程中，主處理器通過對主側和備用側電子開關電壓、電流的實時采樣，來監(jiān)測系統(tǒng)切換過程有無環(huán)流、電壓切入時刻是否正確等狀態(tài)，保證電源切換過程安全可靠。可編程邏輯器件連接主、協(xié)兩個微處理器，并協(xié)調系統(tǒng)外部數字接口的作用。本發(fā)明公開的基于雙微處理器硬件架構的快速固態(tài)轉換開關(SSTS)裝置硬件控制系統(tǒng)通過檢測主側電源和備用側電源的電壓和電流，利用數字信號處理技術實時監(jiān)測電源狀態(tài)。當出現故障時，如電壓跌落，過流，欠壓，閃變等等，控制系統(tǒng)根據監(jiān)測的電源狀態(tài)做出判斷，實現對主側、備用側電力電子開關器件的控制，從而迅速完成主側和備用側電源的切換，保證負載能連續(xù)的接入健康的電源。其具體結構如附圖I所示，主側電源和備用側電源分別通過電子開關連接到負載。在正常工作時，負載接入主側電源運行，此時，電壓電流傳感器模塊以及信號調理電路實時監(jiān)控系統(tǒng)主電源狀態(tài)，通過模數轉換模塊反饋給控制系統(tǒng)。當出現電壓跌落或者過流等故障時，控制系統(tǒng)即時作出判斷，通過控制電子開關迅速切斷主側電源，同時控制電子開關，把負載接入備用測電源，此時，備用側電壓電流傳感器模塊以及信號調理電路實時監(jiān)控系統(tǒng)備用測電源狀態(tài)，通過模數轉換模塊反饋給控制系統(tǒng)。在以雙微處理器為核心的控制系統(tǒng)模塊中，主處理器主要功能包括電力電子開關器件控制，切換過程實時監(jiān)控，根據電能質量狀態(tài)，做出切換決策，并完成電源間的切換；協(xié)處理器完成對主側、備用側電源質量的監(jiān)控，監(jiān)控對象包括欠壓(電壓跌落)、過流、過溫和閃變等。兩個處理器之間通過可編程邏輯器件連接，同時也具有少量直連接口。該控制結構采用雙處理器結構，兩個微處理器均有AD采樣信號輸入功能。主處理器用于實時控制，協(xié)處理器用于實時監(jiān)測。通過主、協(xié)處理器之間的協(xié)同工作，可達到高端處理器的響應速度，甚至更優(yōu)的系統(tǒng)性能。同時大大簡化了系統(tǒng)軟件的復雜程度并增加了系統(tǒng)功能可擴展性。雙處理器之間采用可編程器件以及少量的直連接口進行交互。在拓撲結構上，主處理器、可編程邏輯器件、協(xié)處理器通過并行接口和多條GPIO 口相連接，同時主處理器和協(xié)處理器之間有少量(僅2根)直連端口?？删幊踢壿嬈骷哂懈咚凫`活的特點，通過內置的雙口 RAM，可使得兩個微處理器以MHz級的速度并行通訊。少量的直連接口保證了系統(tǒng)連接的簡潔和可靠性。由于目前的微處理器外部接口通常是多功能復用的。因此可配置成普通GPIO 口或者串行通訊口，很靈活。當兩線接口設置為GPIO時，速度很快，但信息量有限。當設置為串行通訊接口時，則可以完成較大信號量的傳輸。系統(tǒng)采用兩類互連方式，確保了兩個微處理器之間互聯(lián)的可靠性、靈活性、速度以及可擴展性。
所述主、協(xié)處理器為嵌入式微處理器EMPU、嵌入式微控制器MCU、嵌入式DSP處理器或嵌入式片上系統(tǒng)；所述可編程邏輯器件是現場可編程門陣列FPGA或復雜可編程邏輯器件CPLD。主、協(xié)處理器均擴展連接有外部人機接口，人機接口為觸摸屏接口、以太網接口、RS485 接口或 GPIO 接口。協(xié)處理器監(jiān)測主側和備用側電源的電能質量，因此外擴電能質量的顯示屏接口和通訊接口，該接口可為RS 485接口和以太網接口等。主處理器實現電源的連接控制功能，因此可擴展人機接口，允許用戶直接對主備側的連接狀態(tài)進行監(jiān)控和控制。該人機接口可為RS 485接口、GPIO等。也可通過可編程邏輯器件實現主處理器和協(xié)處理器的互聯(lián)，將所有的輸入輸出數據都交由某個處理器處理，從而形成唯一的系統(tǒng)人機接口。由上述可見，該控制架構具有很大的靈活性和可擴展性，可以開發(fā)不同成本和功能的應用系統(tǒng)。主、協(xié)處理器分別通過并行口或串行口連接外部模數轉換電路，或者使用微處理器內部模數轉換電路對模擬信號進行采樣。有益效果基于雙微處理器硬件架構的快速固態(tài)轉換開關(SSTS)裝置硬件控制系統(tǒng)，能夠有效提高控制系統(tǒng)的數據通訊速度、數據運算處理速度以及系統(tǒng)控制響應速度，控制方便靈活且速度極快，與傳統(tǒng)的固態(tài)開關相比，具有較高的系統(tǒng)穩(wěn)定性、可靠性以及實效性，同時該硬件架構具有較好的軟硬件適應性。其具體有益效果如下 1、使用雙微處理器配置，主處理器完成電子開關電壓電流狀態(tài)監(jiān)測以及電子開關控制功能，協(xié)處理器完成電能質量監(jiān)測功能，兩者協(xié)調合作，可做到真正的并行采樣和信號處理，可達 到高端處理器的響應速度，甚至更優(yōu)的系統(tǒng)性能，有效地提高了系統(tǒng)的整體運算速度，保證了控制算法運算的可靠性和時效性。2、使用可編程邏輯控制器件和直連端口連接兩個微處理器，一方面可以滿足高速通信要求，如使用基于FPGA雙口 RAM通信，可以保證兩個處理器之間進行高速可靠的信息傳輸，很好地解決并行性和速度問題，而且其靈活的可配置特性使得雙口 RAM易于進行修改、測試及系統(tǒng)升級，可降低設計成本。另外，主處理器將電力電子開關元控制信號通過可編程邏輯控制器件輸出，可通過邏輯運算實現快速的保護功能，從而增強系統(tǒng)的響應實時性。例如當FPGA輸入的過流信號有效時，可直接鎖存響應的電力電子器件開關信號，而無需通過微處理器軟件處理，系統(tǒng)的響應速度和可靠性。3、豐富的外部接口。主處理器和協(xié)處理器均擴展有外部人機接口，人機接口可以為觸摸屏、以太網、485、GPI0等。主處理器實現電源的連接控制功能。因此可擴展人機接口，允許用戶直接對主備側的連接狀態(tài)進行監(jiān)控和控制，該人機接口可為485接口、GPI0等。協(xié)處理器對主側和備用側電源的電能質量起著監(jiān)測作用。因此外擴電能質量的顯示屏接口和通訊接口，該接口可為485接口和以太網接口等。也可通過可編程邏輯器件實現主處理器和協(xié)處理器的互聯(lián)，將所有的輸入輸出數據都交由某個微處理器或處理，從而形成唯一的系統(tǒng)人機接口。綜述可見，該控制架構具有很大的靈活性和可擴展性，可以開發(fā)不同成本和功能的應用系統(tǒng)。4、基于雙微處理器的硬件架構具有結構靈活，適合于模塊化設計，有較強的通用性以及適應性的特點，其能夠顯著提高算法效率，而且其軟件開發(fā)周期短，整個控制系統(tǒng)易于維護和升級。


附圖I基于雙微處理器架構的固態(tài)開關控制系統(tǒng)應用示意圖。附圖2基于雙微處理器硬件架構的控制系統(tǒng)框圖。
具體實施例方式下面結合附圖對本發(fā)明涉及的基于雙微處理器架構的固態(tài)開關控制系統(tǒng)工作進行詳細說明。主側電源11和備用側電源12分別通過電子開關13、14連接到負載15。在正常工作時，負載15接入主側電源11運行。此時，電壓電流傳感器模塊16、17實時監(jiān)控系統(tǒng)主電源狀態(tài)，并把檢測數據傳給信號調理電路18。經過信號調理后，將主處理器21、協(xié)處理器23監(jiān)控系統(tǒng)所需數據通過AD19、20傳遞。主處理器21、協(xié)處理器23通過監(jiān)控系統(tǒng)實時應對可能的問題。工作時，協(xié)處理器23主要完成對主側、備用側電源的電能質量進行監(jiān)測，通過對主側備用側電源的電壓和電流實時采樣和信號處理，對各種電能質量問題如欠壓(電壓跌落)、過流、閃變、過溫等，進行監(jiān)測。當發(fā)現異常時，協(xié)處理器23通過系統(tǒng)互連接口實時將故障情況通知主處理器21 ;主處理器21根據接收到的故障報警信號，來控制主側、備用側電源的電子開關13、14，決定負載切入哪一側電源。在切換過程中，主處理器21，通過對主側和備用側電子開關電壓、電流的實時采樣，來監(jiān)測系統(tǒng)切換過程有無環(huán)流、電壓切入時刻是否正確等狀態(tài)。保證電源切換過程安全可靠。可編程邏輯器件22起到連接兩個微處理器，并協(xié)調系統(tǒng)外部數字接口的作用。
下面對本發(fā)明的雙微處理器硬件架構以及輔助其工作的各個單元(電壓電流傳感器單元、電壓電流信號調理單元、輔助供電電路單元、人機接口單元、系統(tǒng)溫度監(jiān)測單元等)作進一步闡述電壓電流傳感器單元根據控制要求，控制系統(tǒng)需測量主側電源相電壓、主側開關元件端電壓、備用側電源相電壓、備用側開關元件端電壓、負載側相電壓、主側開關元件電流、備用側開關元件電流。每個傳感器的用途不同，傳感器的參數不同，其調理電路也不同。電壓電流信號調理單元由于電壓傳感器或者電流傳感器副邊得到的量不能夠滿足微處理器的AD轉換接口對模擬量的要求，其是不能夠直接送到微處理器的AD轉換接口進行AD轉換的，否則過大的電壓會燒壞微處理器內部的AD轉換芯片。因此，需要對電壓傳感器以及電流傳感器的副邊輸出量進行信號調理，以滿足AD轉換對模擬量大小的要求。輔助供電電路單元本發(fā)明設計的硬件系統(tǒng)中使用了多種控制芯片，其需要不同的直流電壓進行供電，因此需要單獨設計可行穩(wěn)定的輔助供電電路模塊。人機接口單元協(xié)處理器連接開關裝置的人機交互模塊以及控制面板，根據系統(tǒng)設計需求可以提供串口、以太網接口、顯示屏接口、觸摸屏接口等，為固態(tài)開關裝置的功能拓展提供保障。例如使用DSP作為處理器，可利用其內置外設以及IO 口，設計多功能的人機接口單元，方便工作人員對控制系統(tǒng)進行人工控制。同時，硬件系統(tǒng)設計可預留相關冗余接口，為將來的功能擴展升級備用。系統(tǒng)溫度檢測單元協(xié)處理器連接系統(tǒng)溫度檢測單元，通過溫度傳感器監(jiān)控開關器件(如晶閘管等)的工作殼溫，如果出現異常，能夠及時報警反饋，以使得快速固態(tài)轉換開關裝置穩(wěn)定運行。雙微處理器控制系統(tǒng)單元該單元包括主、協(xié)微處理器和一個可編程邏輯器件。主處理器、可編程邏輯器件、協(xié)處理器三者串聯(lián)。正常工作時，協(xié)處理器主要完成對主側、備用側電源的電能質量進行監(jiān)測，通過對主側備用側電源的電壓和電流實時采樣和信號處理，對各種電能質量問題如欠壓(電壓跌落)、過流、閃變、過溫等，進行監(jiān)測。當發(fā)現異常時，協(xié)處理器通過系統(tǒng)互連接口實時將故障情況通知主處理器A ;主處理器A根據接收到的故障報警信號，來控制主側、備用側電源的電子開關，決定負載切入哪一側電源。在切換過程中，主處理器A，通過對主側和備用側電子開關電壓、電流的實時采樣，來監(jiān)測系統(tǒng)切換過程有無環(huán)流、電壓切入時刻是否正確等狀態(tài)。保證電源切換過程安全可靠。可編程邏輯器件起到連接兩個微處理器，并協(xié)調系統(tǒng)外部數字接口的作用。結合圖1，本發(fā)明公開的基于雙微處理器硬件架構的快速固態(tài)轉換開關(SSTS)裝置硬件控制系統(tǒng)通過檢測主側電源11和備用側電源12的電壓和電流，利用數字信號處理技術實時監(jiān)測電源狀態(tài)。當出現故障時，如電壓跌落，過流，欠壓，閃變等等，控制系統(tǒng)根據監(jiān)測的電源狀態(tài)做出判斷，實現對主側、備用側電力電子開關器件13、14的控制，從而迅速完成主側和備用側電源的切換，保證負載能連續(xù)的接入健康的電源。其具體結構如附圖I所示。主側電源11和備用側電源12分別通過電子開關13、14連接到負載15。在正常工作時，負載15接入主側電源11運行。此時，電壓電流傳感器模塊16以及信號調理單元18實時監(jiān)控系統(tǒng)主電源狀態(tài)，通過模數轉換模塊AD19、20反饋給主處理器21、協(xié)處理器23。當系統(tǒng)出現電壓跌落或者過流等故障時，控制系統(tǒng)21即時作出判斷，通過控制電子開關13迅速切斷主側電源11，同時控制電子開關14，把負載接入備用測電源，此時，備用側電壓電流傳感器模塊以及信號調理電路18實時監(jiān)控系統(tǒng)備用測電源狀態(tài)，通過AD19、20反饋給主處理器21、協(xié)處理器23。結合附圖2，本發(fā)明的控制系統(tǒng)包括兩個微處理(主處理器21、協(xié)處理器23)以及一個可編程邏輯器件22。在以雙微處理器為核心的控制系統(tǒng)模塊中，主處理器21主要功能包括電力電子開關器件控制，切換過程實時監(jiān)控，根據電能質量狀態(tài)，做出切換決策，并完成電源間的切換；協(xié)處理器23主要完成對主側、備用側電源質量的監(jiān)控，包括欠壓(電壓 跌落)、過流、過溫、閃變等。兩個處理器之間通過可編程邏輯器件連接，同時也具有少量直連接口。該控制結構的主要特征在于采用雙處理器結構，兩個微處理器均有AD采樣信號輸入功能。主處理器21用于實時控制，協(xié)處理器23用于實時監(jiān)測。通過處理器21、23之間的協(xié)同工作，可達到高端處理器的響應速度，甚至更優(yōu)的系統(tǒng)性能。同時大大簡化了系統(tǒng)軟件的復雜程度并增加了系統(tǒng)功能可擴展性。雙處理器之間采用可編程器件以及少量的直連接口 29進行交互。在拓撲結構上，主處理器21、可編程邏輯器件22、協(xié)處理器23通過并行接口和多條GPIO 口相連接，同時主處理器21和協(xié)處理器23之間有少量(2根)直連端口 29?？删幊踢壿嬈骷哂懈咚凫`活的特點，通過內置的雙口 RAM，可使得兩個微處理器以MHZ級的速度并行通訊。少量的直連接口保證了系統(tǒng)連接的簡潔和可靠性。由于目前的微處理器外部接口通常是多功能復用的。因此可配置成普通GPIO 口或者串行通訊口，很靈活。當兩線接口設置為GPIO時，速度很快，但信息量有限。當設置為串行通訊接口時，則可以完成較大信號量的傳輸。系統(tǒng)采用兩類互連方式，確保了兩個微處理器之間互聯(lián)的可靠性、靈活性、速度以及可擴展性。根據系統(tǒng)需求(如硬件體積、系統(tǒng)功耗、成本要求等)，微處理器21、23可以為嵌入式微處理器EMPU (如MIPS、ARM系列等)、嵌入式微控制器MCU (8051、P5IXA等)、嵌入式DSP 處理器(如 Texas Instruments 的 TMS32O 系列、Motorola 的 DSP56OOO 系列等)、嵌入式片上系統(tǒng)(如Siemens的TriCore等)；可編程邏輯器件22可以為現場可編程門陣列(FPGA)和復雜可編程邏輯器件(CPLD)等。豐富的外部接口。如圖2主處理器21和協(xié)處理器23均擴展有外部人機接口 27、28，人機接口可以為觸摸屏、以太網、485、GPIO等。協(xié)處理器23對主側和備用側電源的電能質量起著監(jiān)測作用。因此外擴電能質量的顯示屏接口和通訊接口，該接口可為485接口和以太網接口等。主處理器21實現電源的連接控制功能。因此可擴展人機接口，允許用戶直接對主備側的連接狀態(tài)進行監(jiān)控和控制。該人機接口可為485接口、GPIO等。也可通過可編程邏輯器件實現主處理器21和協(xié)處理器23的互聯(lián)，將所有的輸入輸出數據都交由某個微處理器(21或23)處理，從而形成唯一的系統(tǒng)人機接口。由上述可見，該控制架構具有很大的靈活性和可擴展性，可以開發(fā)不同成本和功能的應用系統(tǒng)。處理器21、23同時具有模擬信號采樣功能?？扇鐖D2所示，分別通過并行口或串行口連接外部模數轉換芯片AD24、25，或者使用微處理器內部AD對模擬信號進行采樣。由于系統(tǒng)要同時監(jiān)測兩路電源的電壓和電流狀態(tài)。其信號采樣量往往大于20路。單一處理器要實現對20路以上模擬信號的實時采樣需要很高硬件成本，并占用大量的系統(tǒng)編程資源，有可能影響系統(tǒng)響應速度。通過雙微處理器的結構可以真正實現模擬信號的并行采樣處理，大大減輕系統(tǒng)負擔以及對微處理器的要求，潛在減輕系統(tǒng)軟件開發(fā)成本
權利要求
1.一種基于雙微處理器架構的固態(tài)開關控制系統(tǒng)，其特征是包括控制系統(tǒng)單元和輔助單元；控制系統(tǒng)單元包括主處理器、可編程邏輯器件和協(xié)處理器；輔助單元包括電壓電流傳感器單元、電壓電流信號調理單元、輔助供電電路單元、人機接口單元及系統(tǒng)溫度監(jiān)測單元;所述主處理器用于實時控制，協(xié)處理器用于實時監(jiān)測；可編程邏輯器件分別與主、協(xié)處理器交互，控制主、協(xié)處理器的互聯(lián)；主、協(xié)處理器之間還通過直連接口進行交互；可編程邏輯器件還連接控制電子開關，該電子開關控制主、備用側電源的負載接入； 輔助供電電路單元為控制系統(tǒng)單元和輔助單元供電；電壓電流傳感器單元包括主側電源相電壓或線電壓傳感器、主側開關元件端電壓傳感器、備用側電源相電壓或線電壓傳感器、備用側開關元件端電壓傳感器、主側開關元件電流傳感器和備用側開關元件電流傳感器；電壓電流信號調理單元對電壓電流傳感器單元中各個傳感器的輸出信號進行信號調理，再把調理后的信號輸出給控制系統(tǒng)單元的主、協(xié)處理器；人機接口單元包括接口電路模塊，主、協(xié)處理器與接口電路模塊連接；系統(tǒng)溫度檢測單元包括監(jiān)控開關器件工作殼溫的溫度傳感器，溫度傳感器的信號輸出端連接協(xié)處理器的信號輸入端；正常工作時，協(xié)處理器對主側、備用側電源的電能質量進行監(jiān)測，通過對主側備用側電源的電壓和電流實時采樣和信號處理，對電能質量狀態(tài)進行監(jiān)測；當發(fā)現異常時，協(xié)處理器實時將故障情況通知主處理器；主處理器根據接收到的故障報警信號，輸出控制信號給可編程邏輯控制器件，進而由可編程邏輯控制器件控制主側、備用側電源的電子開關，決定負載切入哪一側電源；在切換過程中，主處理器通過對主側和備用側電子開關電壓、電流的實時采樣，來監(jiān)測切換過程有無環(huán)流、電壓切入時刻是否正確。
2.根據權利要求I所述的一種基于雙微處理器架構的固態(tài)開關控制系統(tǒng)，其特征是所述可編程邏輯器件內置有雙口 RAM，分別緩存主、協(xié)處理器的交互信息；其直連接口由主處理器和協(xié)處理器配置為普通輸入輸出端口 GPIO，或配置成串行接口。
3.根據權利要求I所述的一種基于雙微處理器架構的固態(tài)開關控制系統(tǒng)，其特征是所述主、協(xié)處理器為嵌入式微處理器EMPU、嵌入式微控制器MCU、嵌入式DSP處理器或嵌入式片上系統(tǒng)；所述可編程邏輯器件是現場可編程門陣列FPGA或復雜可編程邏輯器件CPLD。
4.根據權利要求I所述的一種基于雙微處理器架構的固態(tài)開關控制系統(tǒng)，其特征是人機接口單元包括串口、以太網接口、顯示屏接口、觸摸屏接口和預留的冗余接口 ；這些接口均與主、協(xié)處理器連接。
全文摘要
一種基于雙微處理器架構的固態(tài)開關控制系統(tǒng)，包括控制系統(tǒng)單元和輔助單元；控制系統(tǒng)單元包括主處理器、可編程邏輯器件和協(xié)處理器；輔助單元包括電壓電流傳感器單元、電壓電流信號調理單元、輔助供電電路單元、人機接口單元及系統(tǒng)溫度監(jiān)測單元；所述主處理器用于實時控制，協(xié)處理器用于實時監(jiān)測；可編程邏輯器件分別與主、協(xié)處理器交互，控制主、協(xié)處理器的互聯(lián)；主、協(xié)處理器之間還通過直連接口進行交互；可編程邏輯器件還連接控制電子開關，該電子開關控制主、備用側電源的負載接入。
文檔編號H02J9/06GK102624079SQ201210067928
公開日2012年8月1日 申請日期2012年3月15日 優(yōu)先權日2012年3月15日
發(fā)明者姚佳, 徐海華, 趙劍鋒 申請人:東南大學