一種智能數(shù)字化雙電源切換系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本實(shí)用新型涉及電力設(shè)備技術(shù)領(lǐng)域，尤其是一種雙電源切換裝置及其控制方法， 主要用于消防、醫(yī)院、機(jī)場(chǎng)等場(chǎng)所。
【背景技術(shù)】
[0002] 為了保證負(fù)載供電的不間斷，負(fù)載的供電通常分為常用電源和備用電源，同時(shí)要 保證常用電源與備用電源之間的轉(zhuǎn)換時(shí)間要短。智能雙電源轉(zhuǎn)換裝置必須能準(zhǔn)確、快速地 檢測(cè)出掉電情況并發(fā)出轉(zhuǎn)換控制信號(hào)，通過(guò)交流異步電機(jī)智能地在常用與備用電源之間轉(zhuǎn) 換，避免由于誤判或檢測(cè)時(shí)間過(guò)長(zhǎng)等造成負(fù)載供電中斷的情況。
[0003] 現(xiàn)有數(shù)字雙電源轉(zhuǎn)換開關(guān)基本利用采樣電路檢測(cè)電源的幅值、頻率、相位等信息， 通過(guò)單片機(jī)控制切換開關(guān)動(dòng)作。但受制于單片機(jī)的運(yùn)算速度較慢，不能采用優(yōu)化的人工智 能算法對(duì)采樣信號(hào)進(jìn)行分析，降低了電源投切的可靠性。
[0004] 中國(guó)實(shí)用新型專利201110419179. 0公開了一種智能電子設(shè)備雙電源轉(zhuǎn)換裝置， 該實(shí)用新型實(shí)現(xiàn)通過(guò)兩路交流輸入，經(jīng)由兩個(gè)獨(dú)立的無(wú)縫整流模塊得到直流電源，將兩路 直流電源并聯(lián)連接并輸入一個(gè)DC/DC變換器模塊，以得到所需直流電壓。
[0005] 中國(guó)實(shí)用新型專利201110276944. 8公開了一種智能型雙電源自動(dòng)切換開關(guān)及其 運(yùn)行方法，該裝置利用均方根法檢測(cè)輸入電源的電壓，通過(guò)單片機(jī)控制電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)切換電源； 中國(guó)實(shí)用新型專利201320347920. 1公開了一種基于IGBT的雙電源轉(zhuǎn)換裝置，該裝置通過(guò) 電壓互感器檢測(cè)輸入側(cè)的電源，通過(guò)單片機(jī)控制IGBT的通斷來(lái)切換電源。
[0006] 以上專利存在以下不足，其一，供電單元不可靠，當(dāng)DC/DC模塊故障時(shí)，不能輸出 直流電壓，設(shè)備停止工作；其二，上述專利均不帶有上位機(jī)，不便于實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)端監(jiān)控與操作，智 能化程度較低。 【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0007] 1、本實(shí)用新型的目的。
[0008] 本實(shí)用新型為了解決供電單元不可靠，無(wú)法進(jìn)行頻率偏移和諧波含量的檢測(cè)，不 便于實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)端監(jiān)控與操作的問(wèn)題，而提出了一種智能數(shù)字化雙電源切換系統(tǒng)。
[0009] 2、本實(shí)用新型所采用的技術(shù)方案。
[0010] -種智能數(shù)字化雙電源切換系統(tǒng)，包括：控制單元、電壓采樣單元、雙入單 出反激式開關(guān)電源、電機(jī)、上位機(jī)，控制單元通過(guò)電壓采樣單元反饋的電壓信號(hào)對(duì)雙 入單出反激式開關(guān)電源進(jìn)行控制，選擇一條支路的電源供電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)，并與所述的上位 機(jī)進(jìn)行通信，其特征在于：所述的雙入單出反激式開關(guān)電源包括常用直流電源供電支 路和備用直流電源供電支路，每一路分別包括開機(jī)浪涌保護(hù)模塊、輸入整流模塊、直 流切換模塊、π型輸入濾波模塊、反激變換器模塊，每一路中的電源輸入防止瞬時(shí)電 流過(guò)大的開機(jī)浪涌保護(hù)模塊后，通過(guò)整流模塊進(jìn)行整流，然后在整流模塊的輸出端并 聯(lián)可以在常用電源供電支路和備用電源供電支路進(jìn)行切換的直流切換模塊，再經(jīng)過(guò) 魏型輸入濾波模塊濾波后，通過(guò)反激變換器模塊最后在輸出整流電路輸出，最后兩路電源 供電支路經(jīng)過(guò)一個(gè)JT型輸出濾波模塊輸出給負(fù)載供電。
[0011] 所述的上位機(jī)包括微控制器模塊、電機(jī)控制模塊、通信模塊、指示模塊，所述微控 制器模塊分別與所述電機(jī)控制模塊、所述以通信模塊、所述指示模塊相連。
[0012] 電機(jī)控制模塊由電機(jī)行程開關(guān)、光耦和繼電器組成，電機(jī)控制邏輯部分由電機(jī)行 程開關(guān)和光耦配合完成，驅(qū)動(dòng)部分由繼電器完成，電機(jī)控制只有正傳和反轉(zhuǎn)兩個(gè)方向，電機(jī) 驅(qū)動(dòng)單元中電機(jī)反轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)單元與電機(jī)正轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)單元結(jié)構(gòu)相同，限流電阻R5 -端接微控制 器，另一端接三極管Q1，限流電阻R6的一端接微控制器，另一端接光耦U2B，上拉電阻R4 - 端接，另一端接三極管Ql集電極，三極管Ql發(fā)射級(jí)接地，光耦U2A輸入側(cè)陽(yáng)極接三極 管Q1集電極，光耦U2A輸入側(cè)陰極接地，光耦U2B輸入側(cè)陰級(jí)接地，輸出側(cè)集電極接微控制 器，光耦U2B輸出側(cè)發(fā)射極接光耦U2C輸出側(cè)集電極，光耦U2C輸出側(cè)發(fā)射極接限流電阻 (RlO)，限流電阻RlO另一端接三極管Q3基極，穩(wěn)壓管Dl陰極接&，穩(wěn)壓管Dl陽(yáng)極接三極 管Q3集電極，三極管Q3的發(fā)射極接地，繼電器U3的線圈分別與%、三極管Q3集電極相 連，常開觸點(diǎn)分別與繼電器U4、電機(jī)相連。
[0013] 所述通信模塊為以太網(wǎng)通信模塊，選用ENC28J60,微控制器模塊分壓后與 ENC28J60的SPI端口相連，ENC28J60的TP接口與網(wǎng)絡(luò)變壓器相連，所述網(wǎng)絡(luò)變壓器選用 HR911105A。
[0014] 所述反激變換器模塊，包括：常用RCD吸收模塊、常用恒壓轉(zhuǎn)換器模塊、常用六端 口變換器、常用變換器濾波電容、常用輸出整流模塊、備用RCD吸收模塊、備用恒壓轉(zhuǎn)換器 模塊、備用六端口變換器、備用變換器濾波電容、備用輸出整流模塊，所述常用變換器濾波 電容接至常用六端口變換器，所述備用變換器濾波電容接至備用六端口變換器，所述常用 RCD吸收模塊吸收所述反激式開關(guān)電源在所述恒壓轉(zhuǎn)換器模塊關(guān)斷瞬間因漏感會(huì)產(chǎn)生漏極 尖峰電壓。
[0015] 3、本實(shí)用新型的有益效果。
[0016] 本實(shí)用新型與現(xiàn)有技術(shù)相比，其顯著優(yōu)點(diǎn)：其一，對(duì)于控制系統(tǒng)的電源，采用雙入 單出反激式開關(guān)電源進(jìn)行供電，其中只要一路輸入電源和一路反激變換器模塊正常，就可 以正常輸出直流電壓，明顯提高了設(shè)備的可靠性；其二、上位機(jī)和系統(tǒng)通過(guò)以太網(wǎng)通信檢 測(cè)，更加準(zhǔn)確、快速地檢測(cè)故障信息，提高了雙電源切換開關(guān)的可靠性。
【附圖說(shuō)明】
[0017] 圖1為本實(shí)用新型所述的智能數(shù)字化雙電源切換系統(tǒng)在一種實(shí)施方式中的系統(tǒng) 結(jié)構(gòu)圖。
[0018] 圖2為本實(shí)用新型所述的智能數(shù)字化雙電源切換系統(tǒng)在一種實(shí)施方式中的控制 電源結(jié)構(gòu)圖。
[0019] 圖3為本實(shí)用新型所述的智能數(shù)字化雙電源切換系統(tǒng)在一種實(shí)施方式中的電路 圖。
[0020] 圖4為本實(shí)用新型所述的智能數(shù)字化雙電源切換系統(tǒng)在一種實(shí)施方式中的控制 單元結(jié)構(gòu)圖。
[0021] 圖5為本實(shí)用新型所述的智能數(shù)字化雙電源切換系統(tǒng)在一種實(shí)施方式中的微控 制器模塊接線圖。
[0022] 圖6為本實(shí)用新型所述的智能數(shù)字化雙電源切換系統(tǒng)在一種實(shí)施方式中的以太 網(wǎng)通信模塊接線圖。
[0023] 圖7為本實(shí)用新型所述的智能數(shù)字化雙電源切換系統(tǒng)在一種實(shí)施方式中的電機(jī) 控制模塊接線圖。
[0024] 圖8為本實(shí)用新型所述的智能數(shù)字化雙電源切換系統(tǒng)在一種實(shí)施方式中的指示 模塊接線圖。
【具體實(shí)施方式】
[0025] 為了使專利局的審查員尤其是公眾能夠更加清楚地理解本實(shí)用新型的技術(shù)實(shí)質(zhì) 和有益效果，申請(qǐng)人將在下面以實(shí)施例的方式作詳細(xì)說(shuō)明，但是對(duì)實(shí)施例的描述均不是對(duì) 本實(shí)用新型方案的限制，任何依據(jù)本實(shí)用新型構(gòu)思所作出的僅僅為形式上的而非實(shí)質(zhì)性的 等效變換都應(yīng)視為本實(shí)用新型的技術(shù)方案范疇。
[0026] 實(shí)施例1
[0027] 本實(shí)用新型的控制電源單元由雙入單出反激式開關(guān)電源組成，即常用和備用兩路 交流電源分別構(gòu)成獨(dú)立的反激式開關(guān)電源，兩路電源并聯(lián)輸出為控制單元供電。兩路反激 式開關(guān)電源結(jié)構(gòu)相同，均包括：輸入保護(hù)電路、輸入整流電路、輸入濾波電路、反激式開關(guān)電 源拓?fù)潆娐?、輸出整流電路。所述交流輸入電源與所述輸入保護(hù)電路相連，所述輸入保護(hù)電 路另一端與所述輸入整流電路相連，所述輸入整流電路另一端與所述輸入濾波電路相連， 所述輸入濾波電路另一端與所述反激式雙入單出反激式開關(guān)電源拓?fù)潆娐废噙B，所述雙入 單出反激式開關(guān)電源拓?fù)潆娐妨硪欢伺c所述輸出整流電路相連，所述兩路輸出整流電路另 一端連一起并與所述輸出濾波電路相連，所述輸出濾波電路另一端作為電源輸出口，輸出 5V電源用于控制單元供電，5V電壓輸入3. 3V穩(wěn)壓模塊，輸出3. 3V電源用于以太網(wǎng)通信模 塊供電。
[0028] 本實(shí)用新型的采樣單元利用電壓互感器采集電網(wǎng)電壓信號(hào)，將采集信號(hào)傳至微控 制器模塊進(jìn)行信號(hào)檢測(cè)，檢測(cè)數(shù)據(jù)經(jīng)以太網(wǎng)通信模塊上傳至上位機(jī)，上位機(jī)接收常用與備 用電源的電壓采樣信號(hào)，利用電能質(zhì)量分析軟件對(duì)采樣信號(hào)進(jìn)行監(jiān)測(cè)，并根據(jù)監(jiān)測(cè)結(jié)果在 常用和備用電源中進(jìn)行選擇。上位機(jī)將電源選擇結(jié)果通過(guò)以太網(wǎng)通信模塊以控制命令方式 下發(fā)至微控制器模塊。所述微控制器模塊根據(jù)接收命令，利用電機(jī)控制模塊控制電機(jī)的轉(zhuǎn) 動(dòng)方向，實(shí)現(xiàn)電源切換的功能。
[0029] 實(shí)施例2
[0030] 圖1顯示了本實(shí)施例中的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖，在本實(shí)用新型的優(yōu)選實(shí)施例中，系統(tǒng)包括： 電源模塊、采樣單元、控制單元、上位機(jī)。所述控制單元分別與所述雙入單出反激式開關(guān)電 源、所述采樣單元、所述上位機(jī)相連。
[0031] 圖2和圖3顯示了本實(shí)施例中的控制電源結(jié)構(gòu)圖。該