專(zhuān)利名稱(chēng)：一種低壓智能雙電源轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種低電壓電網(wǎng)上用于雙電源自動(dòng)切換的開(kāi)關(guān)裝置，尤其是具有數(shù)字化信號(hào)采集、處理能力的實(shí)現(xiàn)雙電源智能化轉(zhuǎn)換的開(kāi)關(guān)裝置，為自動(dòng)轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)電器ATSE的PC級(jí)，屬于低壓電氣設(shè)備領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
當(dāng)前我們國(guó)家提出了發(fā)展智能化電網(wǎng)的概念，其中也包括低壓電網(wǎng)的智能化，而低壓電網(wǎng)的智能化也包括雙電源轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)的智能化。自動(dòng)轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)的智能化必須同時(shí)具有全面的信息感知能力、智能化控制能力、遠(yuǎn)方通訊能力以及大電流承載和分?jǐn)嗄芰?。目前，我?guó)正朝著這一方向前進(jìn)，各大專(zhuān)業(yè)低壓電器廠家和科研院所做了許多創(chuàng)新工作，如深圳泰永科技有限公司的TBBQ系列、沈陽(yáng)斯沃電器有限公司的SIWOQ系列、常熟開(kāi)關(guān)制造有限 公司的CAP系列等電器產(chǎn)品，所有這些產(chǎn)品都還屬于低壓智能轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)的初級(jí)階段，僅具有一般的雙電源轉(zhuǎn)換功能，不具有數(shù)字信號(hào)采集功能、智能化控制功能和可靠的雙向通訊功能。且這些轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)都還停留在機(jī)械的操作方式上，還使用基于電磁驅(qū)動(dòng)或電機(jī)儲(chǔ)能驅(qū)動(dòng)的操作方式。因此從使用、控制、通訊等功能上看，這些產(chǎn)品都未能取得實(shí)質(zhì)的突破和創(chuàng)新，還不具有真正意義上的智能控制，此類(lèi)自動(dòng)轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)還不能稱(chēng)之為智能化轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)。另夕卜，當(dāng)前市面上使用的低壓智能或非智能轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)還普遍存在以下幾個(gè)方面的不足。I、轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)的信號(hào)采集未能實(shí)現(xiàn)數(shù)字化，信號(hào)處理和控制未能采用數(shù)字化專(zhuān)用處理器。通訊未采用標(biāo)準(zhǔn)的現(xiàn)場(chǎng)總線通訊方式。2、轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)的轉(zhuǎn)換驅(qū)動(dòng)靠相應(yīng)的電磁驅(qū)動(dòng)器或電機(jī)儲(chǔ)能機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)完成，結(jié)構(gòu)復(fù)雜、效率低、可靠性差，轉(zhuǎn)換時(shí)間長(zhǎng)。3、操作方式為機(jī)械方式，沒(méi)有考慮驅(qū)動(dòng)器與高效熄弧的一體化設(shè)計(jì)，沒(méi)有考慮驅(qū)動(dòng)器的數(shù)字化控制。4、轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)動(dòng)作或異常時(shí)，不能及時(shí)發(fā)出聲、光、文字等報(bào)警信息。5、不能自我整斷運(yùn)行狀況是否良好，不能在線監(jiān)測(cè)主電路的運(yùn)行情況。6、控制方式為就地，絕多數(shù)轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)只能現(xiàn)場(chǎng)手動(dòng)控制實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)換，不具有遠(yuǎn)方或者遙控功能，僅有少數(shù)轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)有通訊功能，能實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)方轉(zhuǎn)換位置的操作，但相互交流的信息極為有限。7、遙控、遙信、遙測(cè)、遙調(diào)等功能不完善，轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)雖實(shí)現(xiàn)了部分參數(shù)的自由設(shè)置，但只能就地通過(guò)機(jī)械的方式設(shè)置完成。8、轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)能承載的大電流有限，未采用高效的滅弧介質(zhì)和可靠高效的驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明目的是提供一種低壓智能雙電源轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)，即為實(shí)現(xiàn)數(shù)字化信號(hào)采集、處理、控制和通訊功能的全面智能化提供一種可實(shí)際應(yīng)用的載體，且體積小、結(jié)構(gòu)緊湊，使用與安裝都很方便。技術(shù)方案是包括塑料制作的開(kāi)關(guān)蓋和開(kāi)關(guān)座，開(kāi)關(guān)蓋左上部設(shè)有四個(gè)主電源接線端口及紅色主電源指示燈，開(kāi)關(guān)蓋右上部設(shè)有四個(gè)輔電源接線端口及綠色輔電源指示燈，開(kāi)關(guān)蓋中部設(shè)有紅色主觸頭指示燈、綠色輔觸頭指示燈、轉(zhuǎn)換控制按鍵、液晶顯示屏、按鍵矩陣、返回按鍵和復(fù)歸按鍵；開(kāi)關(guān)蓋下部中間設(shè)有負(fù)載電源接線端口，開(kāi)關(guān)蓋中、下部之間有下凹的通訊線路通槽，通訊線路通槽右端設(shè)有I、II號(hào)通訊插口 ；開(kāi)關(guān)蓋背面的右邊裝有顯示電路板和通訊電路板，顯示電路板背面有顯示連接插頭，通訊電路板上設(shè)有I、II號(hào)通訊插座；開(kāi)關(guān)座的左腔室內(nèi)裝有四只驅(qū)動(dòng)儲(chǔ)能電容器和采樣電路板，采樣電路板上裝有主、輔充電模塊、主、輔自投電壓互感器、A、B、C相電壓互感器及連線用的引入插座、引出插座；開(kāi)關(guān)座的右腔室內(nèi)裝有電容器和控制電路板，控制電路板上裝有主、輔電源模塊、主、輔處理器、顯示連接插座、通訊連接插座及驅(qū)動(dòng)電源引入、引出插座；開(kāi)關(guān)座的中間腔室內(nèi)裝有四個(gè)分別控制A、B、C、N相電源的真空電磁驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)； 所述的真空電磁驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)結(jié)構(gòu)如下線圈架上繞制有線圈，線圈架內(nèi)套有真空瓷管，真空瓷管內(nèi)腔里裝有軟磁純鐵制作的鐵芯，鐵芯中心孔內(nèi)套有銅制的軸桿，軸桿左端固裝有I號(hào)永磁鐵和左動(dòng)觸頭，軸桿右端固裝有II號(hào)永磁鐵、過(guò)渡套和右動(dòng)觸頭，I號(hào)永磁鐵的磁極為軸向SN分布,II號(hào)永磁鐵的磁極則相反,為軸向NS分布；真空瓷管左端釬焊有左端蓋，左靜觸頭與左端蓋之間焊接有波紋管，左端蓋上設(shè)有主電源引入接線端；真空瓷管右端依次釬焊有負(fù)載電源引出套、隔離瓷管和右端蓋，右靜觸頭與右端蓋之間焊接有波紋管，右端蓋上設(shè)有輔電源引入接線端；過(guò)渡套兩側(cè)均有軟導(dǎo)線連接負(fù)載電源引出套；左、右端蓋的中心螺孔內(nèi)均旋裝有斷路器專(zhuān)用液壓緩沖器；線圈架上部左、右邊分別裝有霍爾傳感器；A、B、C、N相主電源接線端口分別通過(guò)導(dǎo)線連接四個(gè)真空電磁驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)的主電源引入接線端，A、B、C、N相輔電源接線端口分別通過(guò)導(dǎo)線連接相應(yīng)的真空電磁驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)的輔電源引入接線端，A、B、C、N相負(fù)載電源接線端口分別通過(guò)導(dǎo)線連接相應(yīng)的真空電磁驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)的負(fù)載電源引出套上的接線端。本發(fā)明開(kāi)關(guān)蓋的中間位置設(shè)有兩級(jí)凸臺(tái)，開(kāi)關(guān)蓋基礎(chǔ)平面上方，左邊設(shè)有主電源接線端口，上方右邊設(shè)有輔電源接線端口，分別用來(lái)連接主、輔電源連線；下方的中間設(shè)有負(fù)載電源接線端口，用來(lái)連接負(fù)載電源連線；下方靠第一線凸臺(tái)的基礎(chǔ)平面設(shè)有通訊線路通槽，通槽的右端設(shè)有I號(hào)通訊插口和II號(hào)通訊插口，用來(lái)與外界建立通訊聯(lián)系。第一級(jí)凸臺(tái)上方左右兩邊主、輔電源接線端口對(duì)應(yīng)的位置，分別設(shè)有紅色主電源指示燈、綠色輔電源指示燈，用來(lái)指示主、輔電源電路中是否有電，指示燈亮則表示有電，不亮則表示無(wú)電。第二級(jí)凸臺(tái)從左至右設(shè)有紅色主觸頭指示燈、轉(zhuǎn)換控制按鍵、綠色輔觸頭指示燈、液晶顯示屏、按鍵矩陣、返回按鍵、復(fù)歸按鍵；紅色主觸頭指示燈用來(lái)指示開(kāi)關(guān)主觸頭的分合閘狀態(tài)，紅燈亮則表示主觸頭已合上，為用戶(hù)負(fù)載提供電源的是主電源，不亮則表示主觸頭已分開(kāi)；控制按鍵用來(lái)現(xiàn)場(chǎng)執(zhí)行開(kāi)關(guān)的轉(zhuǎn)換操作，為開(kāi)關(guān)轉(zhuǎn)換提供觸發(fā)信號(hào)；綠色輔觸頭指示燈用來(lái)指示開(kāi)關(guān)輔觸頭的分合閘狀態(tài)，綠燈亮則表示輔觸頭已合上，為用戶(hù)負(fù)載提供電源的是輔電源，不亮則表示輔觸頭已分開(kāi)；液晶顯示屏、按鍵矩陣，返回按鍵，復(fù)歸按鍵用來(lái)實(shí)現(xiàn)人與機(jī)器的對(duì)話功能，完成查詢(xún)信息、設(shè)置參數(shù)、現(xiàn)場(chǎng)維護(hù)等工作。開(kāi)關(guān)蓋背面的右邊，與顯示屏和按鍵矩陣對(duì)應(yīng)的位置設(shè)有顯示電路板，顯示電路板用螺絲固定在開(kāi)關(guān)蓋上，顯示電路板左端背面設(shè)有顯示連接插頭，顯示連接插頭用來(lái)與控制電路板建立通訊聯(lián)系，顯示電路板往下設(shè)有通訊電路板，通訊電路板用螺絲固定在開(kāi)關(guān)蓋上，通訊電路板上設(shè)有I、II號(hào)通訊接插座，通訊接插座用來(lái)與外界建立通訊聯(lián)系，通訊電路板中間設(shè)有通訊連接口，通訊連接口用來(lái)與控制電路板建立通訊聯(lián)系。開(kāi)關(guān)座為本發(fā)明的核心部分，分為上下兩層，上層有左、右腔室和中間腔室，分別安裝相關(guān)的電路和器件，下層用來(lái)布置主、輔電源的引進(jìn)導(dǎo)線和負(fù)載電源的引出導(dǎo)線。開(kāi)關(guān)座的左腔室內(nèi)布置有采樣電路板，采樣電路板通過(guò)螺絲固定在左腔器室底板上，采樣電路板上方設(shè)有主、輔充電模塊，用來(lái)為四相真空電磁驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)的四個(gè)儲(chǔ)能電容器提供電能；采樣電路板左邊設(shè)有主、輔自投電壓互感器，用來(lái)采集主、輔電源側(cè)電壓的參數(shù)供處理器使用，作為開(kāi)關(guān)實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)化的重要依據(jù)；采樣電路板中間設(shè)有負(fù)載側(cè)A、B、C三相電壓互感器，用來(lái)采集負(fù)載側(cè)電壓的參數(shù)供處理器使用；采樣電路板右邊設(shè)有引入、引出插座，引入插座用來(lái)輸入一次電源信號(hào)，引出插座用來(lái)輸出傳感器信號(hào)；左腔室下方設(shè)有A、B、C、N四相真空電磁驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)的驅(qū)動(dòng)儲(chǔ)能電容器，用來(lái)儲(chǔ)存驅(qū)動(dòng)能量。開(kāi)關(guān)座的中間腔室內(nèi)橫向水平方向設(shè)有四個(gè)長(zhǎng)方形小室，小室內(nèi)從上至下設(shè)有N、C、B、A四個(gè)真空電磁驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)，真空電磁驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)是整個(gè)開(kāi)關(guān)的核心部件，用來(lái)執(zhí)行主、輔電源之間的轉(zhuǎn)換操作；每個(gè)真空電磁驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)旁還設(shè)有溫度傳感器；開(kāi)關(guān)座的右腔室內(nèi)設(shè)有控制電路板，控制電路板用螺絲固定在右腔室底板上，控制電路板上邊設(shè)有主、輔電源模塊，主、輔電源模塊共同為控制電路提供不間斷電源；控制電路板左邊設(shè)有三個(gè)插座，上為驅(qū)動(dòng)電源引入插座，將分別來(lái)自四個(gè)儲(chǔ)能電容電源的電能引入控制電路板，中間是驅(qū)動(dòng)電源引出插座，用來(lái)驅(qū)動(dòng)真空電磁驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)，下為顯示連接插座，用來(lái)與顯示電路板建立通訊聯(lián)系；控制電路板中間設(shè)有主、輔數(shù)字處理器，主處理器用來(lái)完成智能控制和信號(hào)采集，輔處理器用來(lái)完成通訊、人機(jī)對(duì)話、操作、顯示等功能；控制電路板下邊設(shè)有一組通訊連接插座，用來(lái)與通訊電路板建立通訊聯(lián)系；控制電路板還設(shè)有A、B、C、N四相真空電磁開(kāi)關(guān)驅(qū)動(dòng)模塊，用來(lái)驅(qū)動(dòng)真空電磁開(kāi)關(guān)動(dòng)作實(shí)現(xiàn)雙電源的轉(zhuǎn)換?？刂齐娐钒逑路皆O(shè)有一組備用儲(chǔ)能電容器，用來(lái)為控制電路板提供一定時(shí)間后備延時(shí)電源。真空電磁驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)是本發(fā)明的核心執(zhí)行部件，是在201020173157. I號(hào)實(shí)用新型專(zhuān)利中介紹的電磁驅(qū)動(dòng)器通用平臺(tái)上改進(jìn)而來(lái)的，并根據(jù)自動(dòng)轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)PC級(jí)要求而進(jìn)行了下列改進(jìn)。改進(jìn)I:增加了左、右端蓋的軸向長(zhǎng)度；左、右靜觸頭分別經(jīng)波紋管固定在左、右端蓋內(nèi)部，在左、右端蓋中心孔內(nèi)車(chē)有螺紋，螺孔內(nèi)旋裝有斷路器專(zhuān)用液壓緩沖器(德國(guó)Compact公司出品，型號(hào)為WSK-M0. 5)。作出上述改進(jìn)的原因是，因?yàn)殡S著真空電磁驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)速度和功率的增大，要求動(dòng)觸頭的運(yùn)動(dòng)速度和觸頭間的壓力也相應(yīng)加大，從而使得左端動(dòng)觸頭、左永磁鐵、右永磁鐵、右端動(dòng)觸頭、軸桿、過(guò)渡段等部件的運(yùn)動(dòng)速度增加，慣性增大，同時(shí)伴隨著左、右永磁鐵體積和截面的增大而磁力也相應(yīng)增大。在轉(zhuǎn)換操作時(shí)，致使左、右動(dòng)觸頭與靜觸頭的碰撞嚴(yán)重，致使左、右永磁鐵與鐵芯的碰撞嚴(yán)重，并且高性能永磁鐵機(jī)械強(qiáng)度較差，性脆易碎，另外對(duì)真空電磁驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)左、右端蓋也造成很大的直接沖擊，因此在真空電磁驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)的兩端采用進(jìn)口專(zhuān)用斷路器液壓緩沖器進(jìn)行緩沖，將轉(zhuǎn)換操作時(shí)的劇烈沖擊能量緩沖掉，使軸向的機(jī)械動(dòng)能轉(zhuǎn)化成液體的壓縮能釋放，從而避免永磁鐵與鐵芯的直接碰撞，提高電磁開(kāi)關(guān)的使用壽命和可靠性，以及改善其震動(dòng)和噪音水平。又由于電磁開(kāi)關(guān)內(nèi)部是真空的，并且液壓緩沖器不可能和端蓋一起焊接，因此在端蓋和靜觸頭之間設(shè)計(jì)了一隔離和連接用波紋管，波紋管與靜觸頭、端蓋一起焊接成型，液壓緩沖器則在后期旋裝到端蓋中心螺孔內(nèi)。改進(jìn)2 :為使真空電磁驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)具有PC級(jí)ATSE開(kāi)關(guān)的2個(gè)工作位置的功能，將原來(lái)普通開(kāi)關(guān)“一進(jìn)一出”兩個(gè)電源極，改成“兩進(jìn)一出”三個(gè)電源極，即真空電磁驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)左邊的引入端為主電源引入接線端，右邊的引入端為輔電源引入接線端，中間的引出端為負(fù)載電源引出套。由真空電磁驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)左邊的主引入端與中間的負(fù)載電源引出端，組成智能雙電源轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)的常用電源位置。由真空電磁驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)右邊的輔引入端與中間的負(fù)載電源引出端，組成智能雙電源轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)的備用電源位置。因此在原真空電磁驅(qū)動(dòng)開(kāi)關(guān)的II號(hào)永磁鐵與右動(dòng)觸頭中間增設(shè)過(guò)渡套，在真空瓷管與右端蓋之間增設(shè)負(fù)載電源引出套和隔離瓷管，在真空管內(nèi)，過(guò)渡套與負(fù)載電源引出套之間通過(guò)軟銅線連接，達(dá)到增設(shè)輸出電極之目的。不管真空電磁驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)工作在常用電源位置還是備用電源位置，負(fù)載電源引出套都能可靠地輸出電源。改進(jìn)3 :真空電磁驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)的兩端蓋的正下方設(shè)有一平臺(tái)，平臺(tái)左右兩邊垂直于液壓緩沖器的位置設(shè)有兩個(gè)螺絲口，用于固定真空電磁驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)的主、輔電源引入接線端。改進(jìn)4 :將霍爾傳感器殼套與線圈架進(jìn)行了組合，合并到一起便于傳感器的安裝和定位。 本發(fā)明的控制電路以主、輔兩個(gè)數(shù)字處理器MCUp MCU2為核心。主處理器MCUl負(fù)責(zé)檢測(cè)、控制、驅(qū)動(dòng)；輔助處理器MCU2負(fù)責(zé)人機(jī)對(duì)話、通訊、操作、顯示。主處理器MCU1內(nèi)部配有程序、通訊、AD轉(zhuǎn)換、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器單元，外部配有主、輔兩套電容器充電單元，4組由電壓驅(qū)動(dòng)、IGBT功率管、儲(chǔ)能電容、真空電磁驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)組成的驅(qū)動(dòng)單元，電源側(cè)主、輔兩套自投電壓信號(hào)采集單元，負(fù)載側(cè)三相電壓信號(hào)采集單元，以及由四路溫度傳感器構(gòu)成的測(cè)溫單元。整個(gè)控制電路由主、輔兩個(gè)電源模塊提供5V、15V電源；正常情況下由主電源模塊供電，同時(shí)啟動(dòng)繼電器J1，利用功率繼電器的常閉接點(diǎn)Jw將輔助電源模塊斷開(kāi)，輔助電源模塊備用。當(dāng)主電源模塊斷電后，功率繼電器J1失電，常閉接點(diǎn)Jh自動(dòng)閉合將輔助電源模塊投入運(yùn)行，中間短時(shí)間的斷電SC1備用電容器提供電能，確保整個(gè)電路的連續(xù)不斷電。為了給A、B、C、N相四個(gè)驅(qū)動(dòng)儲(chǔ)能電容器可靠充電，同樣設(shè)計(jì)了兩個(gè)充電回路，正常情況下主充電模塊經(jīng)限流電阻R1和IGBT管Q1向4個(gè)儲(chǔ)能電容器充電，充電過(guò)程受MCUi處理器控制，同時(shí)主充電模塊又將充電電壓反饋給MCU1處理器；當(dāng)主電源模塊斷電后，MCU1處理器控制IGBT管Q1斷開(kāi)，同時(shí)控制輔充電模塊IGBT管Q2導(dǎo)通，經(jīng)過(guò)電阻R2向四個(gè)儲(chǔ)能電容器充電，輔充電模塊也將充電電壓反饋給MCU1處理器，確保驅(qū)動(dòng)儲(chǔ)能電容器始終在充電狀態(tài)。四組電壓驅(qū)動(dòng)單元受MCU1控制，MCU1通過(guò)檢測(cè)主、輔充電模塊的反饋電壓、設(shè)定的轉(zhuǎn)換速度和真空永磁驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)所能承受的最大轉(zhuǎn)換速度等因素，來(lái)控制電壓驅(qū)動(dòng)的脈沖波形；若脈沖波形越寬，儲(chǔ)能電容器向電感線圈釋放的能量越多，電感線圈建立的電磁場(chǎng)強(qiáng)度越大，驅(qū)動(dòng)真空電磁驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)內(nèi)永磁鐵運(yùn)動(dòng)的速度就越快；若脈沖波形越窄，儲(chǔ)能電容器向電感線圈釋放的能量越少，電感線圈建立的電磁場(chǎng)強(qiáng)度越小，驅(qū)動(dòng)真空永磁轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)內(nèi)永磁鐵運(yùn)動(dòng)的速度就越慢，以此來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)真空電磁驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)驅(qū)動(dòng)速度的控制。四相真空電磁驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)和驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)是分別設(shè)計(jì)的，當(dāng)有轉(zhuǎn)換控制信號(hào)輸入MCU1處理時(shí)，MCU1處理器以非?？斓乃俣韧瑫r(shí)驅(qū)動(dòng)A、B、C、N相四個(gè)真空電磁驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)，實(shí)現(xiàn)真空電磁驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)由主電源位置到輔電源位置的轉(zhuǎn)換，或由輔電源位置到主電源位置的轉(zhuǎn)換。直接輸入MCU1的信號(hào)部分包括負(fù)載側(cè)三相電壓互感器，主、輔充電模塊反饋電壓，主、輔自投電壓互感器，溫度傳感器等信號(hào)。負(fù)載側(cè)電壓互感器用來(lái)采集電路中的電壓數(shù)據(jù)，供MCUdf算處理，作為智能雙電源轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)的啟動(dòng)條件，如失壓、欠壓、過(guò)壓、斷相、頻率偏差等信號(hào)，也作為判別真空電磁驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)四相開(kāi)關(guān)是否可靠轉(zhuǎn)換到位的判據(jù)之一；主、輔充電模塊反饋電壓用來(lái)采集儲(chǔ)能電容器的電壓參數(shù)，供CMU1計(jì)算處理，為實(shí)現(xiàn)快速轉(zhuǎn)換提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，根據(jù)儲(chǔ)能電容的電壓、設(shè)定速度和轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)可承受的速度等因素來(lái)綜合確定驅(qū)動(dòng)波形的寬窄度，最終實(shí)現(xiàn)智能雙電源轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)的快速轉(zhuǎn)換；主、輔自投電壓互感器用來(lái)采集電源側(cè)電路中的電壓數(shù)據(jù)，供MCUJf算處理，為實(shí)現(xiàn)智能雙電源轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)的自動(dòng)可靠轉(zhuǎn)換提供依據(jù)；溫度傳感器用來(lái)采集真空電磁驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)外部空間的溫度參數(shù)，供MCU1計(jì)算處理，直接檢測(cè)出真空電磁驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)本體的的工作溫度，間接檢測(cè)真空電磁轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)內(nèi)部的溫度，作為智能雙電源轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)的故障報(bào)警信號(hào)的依據(jù)。所有信號(hào)在 輸入MCU1前都必須經(jīng)過(guò)整形和濾波，便于主處理器采集和使用。MCU1先將模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)，接著根據(jù)預(yù)定程序要求計(jì)算，并將計(jì)算的結(jié)果存入存儲(chǔ)器中，然后按照程序預(yù)定的邏輯關(guān)系把存儲(chǔ)值與整定值比較，如果滿足邏輯關(guān)系設(shè)置的各項(xiàng)條件，處理器則輸出一組電平信號(hào)，此信號(hào)經(jīng)過(guò)功率放大，用以驅(qū)動(dòng)真空電磁驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)執(zhí)行轉(zhuǎn)換操作。如果不能滿足邏輯關(guān)系設(shè)置的各項(xiàng)條件，則主處理器的工作程序會(huì)返回到采集輸入信號(hào)狀態(tài)，重新計(jì)算下一時(shí)間段采集的數(shù)據(jù)，然后再作邏輯分析判斷，如此周而復(fù)始，從不間斷。輔處理器MCU2負(fù)責(zé)人機(jī)對(duì)話、通訊、操作、顯示等。其內(nèi)部配有程序、通訊、AD轉(zhuǎn)換、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器單元，外部配有CAN總線單元、顯示及按鍵單元、控制及指示單元、霍爾位置傳感器采集單元。8個(gè)位于真空電磁驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)永磁鐵上方位置的霍爾傳感器，輸出8路霍爾信號(hào)，經(jīng)整形和濾波后，輸入MCU2內(nèi)設(shè)AD轉(zhuǎn)換單元，接著根據(jù)預(yù)定程序要求計(jì)算，并將計(jì)算的結(jié)果存入存儲(chǔ)器中，與標(biāo)準(zhǔn)值比較，以判定真空電磁驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)內(nèi)觸頭的實(shí)際位置和轉(zhuǎn)換速度，為實(shí)現(xiàn)智能雙電源轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)可靠的狀態(tài)指示提供機(jī)械式判斷依據(jù)，同時(shí)在線監(jiān)測(cè)斷路器觸頭的轉(zhuǎn)換速度。CAN總線單元用來(lái)與外面建立可靠的總線通訊聯(lián)系。顯示及操作單元用來(lái)進(jìn)行人機(jī)對(duì)話，查看各種故障信息以及修改各種參數(shù)。控制及指示單元，現(xiàn)場(chǎng)用來(lái)執(zhí)行智能雙電源轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)的轉(zhuǎn)換操作，指示燈用來(lái)指示智能雙電源轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)的主、輔觸頭實(shí)際狀態(tài)，以及主輔電源的帶電情況。本發(fā)明所有的故障信息、異常情況、轉(zhuǎn)換參數(shù)、控制字投退等，都能夠就地或者遠(yuǎn)方查看、修改和確認(rèn)，就地通過(guò)人機(jī)對(duì)話單元的顯示界面和按鍵操作配合，可以很方便地查詢(xún)到所有故障信息、異常情況、轉(zhuǎn)換參數(shù)、控制字投退等信息，并修改和確認(rèn)這些信息。在異地通過(guò)CAN總線建立通訊聯(lián)絡(luò)，使用有人機(jī)交互界面的中間控制裝置和PC機(jī)自由設(shè)置各種參數(shù)，以及查詢(xún)智能雙電源轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)發(fā)出的文字報(bào)警信息。輸出電路包括主、輔充電模塊控制電路，受MCUl處理器發(fā)出的信號(hào)指令控制，控制充電模塊中的IGBT功率管Q1、Q2的通斷，實(shí)現(xiàn)主、輔充電模塊的有序供電，并使主、輔電源互為備投電源，轉(zhuǎn)換操作時(shí)實(shí)現(xiàn)電容器與充電模塊的隔離。真空電磁驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)驅(qū)動(dòng)電路，由MCU1提供驅(qū)動(dòng)信號(hào)，啟動(dòng)4路電壓驅(qū)動(dòng)器，再啟動(dòng)由IGBT功率管器件組成的直流換向驅(qū)動(dòng)電路，并最終驅(qū)動(dòng)4個(gè)真空電磁驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)內(nèi)部的觸頭運(yùn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)真空電磁驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)的轉(zhuǎn)換操作，使轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)由主電源供電切換到輔電源供電，或由輔電源供電切換到主電源供電，驅(qū)動(dòng)操作的能量由4個(gè)儲(chǔ)能電容器提供。指示燈驅(qū)動(dòng)電路由MCU1向MCU2提供常位、備用位的觸頭位置信號(hào)，MCU2再結(jié)合8個(gè)霍爾傳感器提供的機(jī)械式位置信號(hào)，判定智能雙電源轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)的常用位、備用位的實(shí)際狀態(tài)，驅(qū)動(dòng)LED紅、綠指示燈來(lái)顯示智能雙電源轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)工作在常用位還是備用位，紅燈亮表示轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)工作在常用位，綠燈亮表示轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)工作在備用位。還有MCU1通過(guò)主、輔自投互感器提供的信號(hào)，判定主、輔電源是否帶電，向MCU2提供指示信號(hào)，MCU2驅(qū)動(dòng)LED紅、綠指示燈來(lái)顯示主、輔電源的帶電情況，紅燈亮表示主電源帶電，不亮則無(wú)電，綠燈亮表示輔電源帶電，不亮則無(wú)電。不管智能雙電源轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)工作在常用位還是備用位，轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)發(fā)生自動(dòng)轉(zhuǎn)換操作或發(fā)生故障時(shí)，主觸頭或輔觸頭指示燈不停地閃亮，表示智能雙電源轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)執(zhí)行自動(dòng)轉(zhuǎn)換操作時(shí)有故障情況，即向用戶(hù)提示智能雙電源轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)有異常情況需要處理或確認(rèn)。用戶(hù)就地通過(guò)轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)人機(jī)對(duì)話界面可以查看自動(dòng)轉(zhuǎn)換時(shí)間、原因等信息，也可以查看故障內(nèi)容、性質(zhì)、時(shí)間等信息，查看后按下復(fù)歸按鍵將信號(hào)復(fù)歸，指示燈停止閃亮。遠(yuǎn)方同樣可以查看自動(dòng)轉(zhuǎn)換時(shí)間、原因等信息和內(nèi)容、性質(zhì)、時(shí)間等信息，通過(guò)執(zhí)行復(fù)歸圖標(biāo)操作來(lái)復(fù)歸信號(hào)。通訊驅(qū)動(dòng)電路由MCU2驅(qū)動(dòng)CAN總線控制器與上級(jí)控制裝置或PC機(jī)進(jìn)行雙向通訊聯(lián)系。智能雙電源轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)的信號(hào)轉(zhuǎn)換、控制、通訊等程序，固化在MCUdPMCU2的處理器芯片中，以便于完成各項(xiàng)控制、驅(qū)動(dòng)、通訊功能，全面實(shí)現(xiàn)智能雙電源轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)的數(shù)字化、智能化。

與已有技術(shù)相比，本發(fā)明的特點(diǎn)如下I、轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)全面滿足智能化的四大基本要素，即全面可靠的信息感知平臺(tái)；快速?gòu)?qiáng)大的數(shù)據(jù)處理平臺(tái)；高效精確的操作執(zhí)行平臺(tái)；可靠穩(wěn)定的異地通訊平臺(tái)。2、轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)全面實(shí)現(xiàn)數(shù)字化控制功能，控制功能強(qiáng)大完備，設(shè)有包括失壓、欠壓、過(guò)壓、斷相、頻率偏差等自動(dòng)轉(zhuǎn)換功能，所有轉(zhuǎn)換條件的投入或退出均可自由設(shè)置。3、轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)操作電子化、操作簡(jiǎn)單、高效、精確，轉(zhuǎn)換速度可以任意設(shè)置和調(diào)節(jié)。4、轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)基于四個(gè)優(yōu)異的單相真空電磁驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)了單相獨(dú)立設(shè)計(jì)和單相獨(dú)立驅(qū)動(dòng)控制功能。5、轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)操作方便、簡(jiǎn)單、可靠，工作位置識(shí)別清晰明了，具有遙控、遙信、遙測(cè)、遙調(diào)功能。6、轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)具有自我診斷功能，能定時(shí)檢測(cè)控制、驅(qū)動(dòng)、電源、通訊等電路是否良好，能定時(shí)檢測(cè)真空電磁驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)的工作溫度，以及轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)內(nèi)部的工作情況。7、轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)全面實(shí)現(xiàn)無(wú)接點(diǎn)設(shè)計(jì)，優(yōu)化整體綜合性能。 8、轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)實(shí)現(xiàn)了標(biāo)準(zhǔn)化、模塊化、通用化設(shè)計(jì)?？傊?，本發(fā)明是真正實(shí)現(xiàn)了數(shù)字化轉(zhuǎn)換操作、自動(dòng)化控制和通訊功能的全智能化開(kāi)關(guān)電器。


圖I是低壓智能雙電源轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)三維外觀2是低壓智能雙電源轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)三維分解3是低壓智能雙電源轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)三維背面分解4是真空電磁驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)三維截面5是真空電磁驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)三維分解6是低壓智能雙電源轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)電路框7是低壓智能雙電源轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)電容器充電電路8是低壓智能雙電源轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)主輔電源轉(zhuǎn)換電路圖
具體實(shí)施例方式如圖1、2所示，本發(fā)明包括塑料制作的開(kāi)關(guān)9和開(kāi)關(guān)座7，開(kāi)關(guān)蓋9左上部設(shè)有四個(gè)主電源接線端口 12及紅色主電源指示燈10，開(kāi)關(guān)蓋9右上部設(shè)有四個(gè)輔電源接線端口15及綠色輔電源指示燈11 ;開(kāi)關(guān)蓋9中部設(shè)有紅色主觸頭指示燈11、綠色輔觸頭指示燈4、轉(zhuǎn)換控制按鍵5、液晶顯示屏3、按鍵矩陣I、返回按鍵13和復(fù)歸按鍵2 ;開(kāi)關(guān)蓋9下部中間設(shè)有負(fù)載電源接線端口 6，開(kāi)關(guān)蓋中、下部之間有下凹的通訊線路通槽21，通訊線路通槽21右端設(shè)有I、II號(hào)通訊插口 16、17 ;開(kāi)關(guān)蓋9背面的右邊裝有顯示電路板24和通訊電路板26，顯示電路板24背面有顯示連接插頭28，通訊電路板26上設(shè)有I、II號(hào)通訊插座25、27 ；開(kāi)關(guān)座7的左腔30內(nèi)裝有四只驅(qū)動(dòng)儲(chǔ)能電容器29和采樣電路板34，采樣電路板34上裝有主、輔充電模塊38、39、主、輔自投電壓互感器36、35，A、B、C相電壓互感器37、33、32及連線用的引入插座42、引出插座43 ;開(kāi)關(guān)座7的右腔室20內(nèi)裝有備用電容器C1和控制電路板19,控制電路板19上裝有主、輔電源模塊U1、U2，主、輔處理器47、48，顯示連接插座46、通訊連接插座18及驅(qū)動(dòng)電源引入、引出插座44、45 ;開(kāi)關(guān)座7的中間腔室22內(nèi)裝有四個(gè)分別控 制A、B、C、N相電源的真空電磁驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)8 ；如圖4、圖5所示，所述的真空電磁驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)8結(jié)構(gòu)如下線圈架81上繞制有線圈82，線圈架81內(nèi)套有真空瓷管83，真空瓷管83內(nèi)腔里裝有軟磁純鐵制作的鐵芯85，鐵芯85中心孔內(nèi)套有銅制的軸桿84，軸桿84左端固裝有I號(hào)永磁鐵86和左動(dòng)觸頭87，軸桿84右端固裝有II號(hào)永磁鐵88、過(guò)渡套80和右動(dòng)觸頭89，I號(hào)永磁鐵86的磁極為軸向SN分布，II號(hào)永磁鐵88的磁極則相反，為軸向NS分布；真空瓷管83左端釬焊有左端蓋90，左靜觸頭92與左端蓋90之間焊接有波紋管91，左端蓋90上設(shè)有主電源引入接線端94 ;真空瓷管83右端依次釬焊有負(fù)載電源引出套95、隔離瓷管96和右端蓋97，右靜觸頭98與右端蓋97之間焊接有波紋管91，右端蓋97上設(shè)有輔電源引入接線端99 ;過(guò)渡套80兩側(cè)均有軟導(dǎo)線100連接負(fù)載電源引出套95 ;左、右端蓋90、97的中心螺孔內(nèi)均旋裝有型號(hào)為WSK-M0. 5的斷路器專(zhuān)用液壓緩沖器93 ;線圈架81左、右邊分別裝有霍爾傳感器101 ;A、B、C、N相主電源接線端口 12分別通過(guò)導(dǎo)線連接四個(gè)真空電磁驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)8的主電源引入接線端94，A、B、C、N相輔電源接線端口 15分別通過(guò)導(dǎo)線連接相應(yīng)的真空電磁驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)8的輔電源引入接線端99，A、B、C、N相負(fù)載電源接線端口 6分別通過(guò)導(dǎo)線連接相應(yīng)的真空電磁驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)8的負(fù)載電源引出套95上的接線端。為了便于主、輔電源引入導(dǎo)線和負(fù)載電源引出導(dǎo)線的安裝，本發(fā)明開(kāi)關(guān)座的背面為異型溝槽結(jié)構(gòu)，即如圖3所示，開(kāi)關(guān)座7背面有四條主電源導(dǎo)線引入槽49及位于槽內(nèi)端的供主電源引入接線端94插入用的插入固定孔50，有四條輔電源導(dǎo)線引入槽55及位于槽內(nèi)端的供輔電源引入接線端99插入用的插入固定孔56，有四條負(fù)載電源導(dǎo)線引出槽51及位于槽內(nèi)端的供負(fù)載電源引出套95接線端插入用的插入孔52，此外，開(kāi)關(guān)座7背面設(shè)有底蓋板31。本實(shí)施例的工作流程如下當(dāng)?shù)蛪褐悄茈p電源轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)安裝到位，并確認(rèn)轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)的主、輔電源均已連接好以后，可以給轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)充電試動(dòng)行。首先主電源模塊U1啟動(dòng)工作，為各部分控制電路提供電源，同時(shí)不管輔電源是否帶電，功率繼電器J1都將輔電源模塊U2斷開(kāi)，系統(tǒng)由主電源模塊U1供電。MCU1 (主處理器47)和MCU2 (輔處理器48)得電后啟動(dòng)并自檢，點(diǎn)亮相應(yīng)電源指示燈和觸頭指示燈，智能轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)紅色主電源指示燈亮，說(shuō)明主電源已經(jīng)送到主電源接線端口，指示燈不亮則無(wú)電。若智能轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)紅色主觸頭指示燈閃亮，綠色輔觸頭指示燈熄滅，說(shuō)明智能轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)工作在主電源位置。此時(shí)智能轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)尚處在自檢狀態(tài)，檢查各個(gè)硬件電路，MCU1檢查主、輔充電模塊和充電電壓是否正常，檢查4路驅(qū)動(dòng)電路及驅(qū)動(dòng)線圈是否正常，檢查三相電壓互感器及信號(hào)是否正常，檢查主輔自投電壓互感器及信號(hào)是否正常，檢查溫度傳感器及信號(hào)是否正常。MCU2得電后也自檢，檢測(cè)人機(jī)對(duì)話系統(tǒng)、通訊系統(tǒng)、控制系統(tǒng)等功能是否正常，檢測(cè)8路霍爾傳感器工作是否正常，傳感器位置與轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)位置是否對(duì)應(yīng)一致。當(dāng)MCUpMCU2處理器完成各項(xiàng)檢測(cè)并確認(rèn)正常后，智能轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)紅色主觸頭指示燈停止閃亮，進(jìn)入正常工作模式。在檢測(cè)過(guò)程中間智能轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)不能實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)換操作，檢測(cè)時(shí)間約為3秒鐘，如果檢測(cè)不正常，紅色主觸頭指示燈繼續(xù)閃亮，檢測(cè)時(shí)間超過(guò)3秒種，提示現(xiàn)場(chǎng)安裝人員智能轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)有故障或異常需要處理，智能轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)暫不能實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)換操作。 智能轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)進(jìn)入正常工作模式后，就地操作轉(zhuǎn)換控制按鍵，或從遠(yuǎn)方控制器中發(fā)出指令執(zhí)行轉(zhuǎn)換操作，MCU2處理器接到轉(zhuǎn)換指令后，立即向MCU1處理器發(fā)出轉(zhuǎn)換控制信號(hào)，啟動(dòng)4組電壓驅(qū)動(dòng)器，再驅(qū)動(dòng)4只IGBT功率管按轉(zhuǎn)換到備用電源位置的極性要求，向電感線圈充電，驅(qū)動(dòng)真空電磁驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)內(nèi)部的動(dòng)觸頭向相反方向運(yùn)動(dòng)，以適合的轉(zhuǎn)換速度驅(qū)動(dòng)4只分立的真空電磁驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)同時(shí)執(zhí)行轉(zhuǎn)換操作，實(shí)現(xiàn)智能轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)由主電源位置到輔電源位置的轉(zhuǎn)換操作。此時(shí)，紅燈熄滅，綠燈閃亮。智能轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)進(jìn)入由輔電源供電的工作狀態(tài)。與之同時(shí)，MCU1, MCU2處理器執(zhí)行一系列的檢測(cè)任務(wù)檢查主、輔充電模塊和充電電壓是否正常，檢查4路驅(qū)動(dòng)電路及驅(qū)動(dòng)線圈是否正常，檢查三相電壓互感器及信號(hào)是否正常，檢查主、輔自投電壓互感器及信號(hào)是否正常，檢查溫度傳感器及信號(hào)是否正常。MCU2開(kāi)始檢測(cè)人機(jī)對(duì)話系統(tǒng)、通訊系統(tǒng)、控制系統(tǒng)等功能是否正常，檢測(cè)8路霍爾傳感器信號(hào)是否正常，綜合三相電壓互感器信號(hào)，確認(rèn)智能轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)的4極已同時(shí)轉(zhuǎn)換到位；檢測(cè)智能轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)轉(zhuǎn)換的速度符合要求，檢測(cè)4相真空電磁驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)的動(dòng)作一致；所有這些檢測(cè)完成后，確認(rèn)智能轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)狀態(tài)良好，綠色輔電源指示燈停止閃亮，進(jìn)入正常運(yùn)行狀態(tài)。智能轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)在非首次的自檢過(guò)程中將優(yōu)先執(zhí)行轉(zhuǎn)換操作指令。就地操作轉(zhuǎn)換控制按鍵，或從遠(yuǎn)方控制器中發(fā)出指令執(zhí)行轉(zhuǎn)換操作，智能轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)又切換到主電源供電的狀態(tài)。當(dāng)主電源出現(xiàn)失壓、欠壓、過(guò)壓、斷相、頻率偏差等故障時(shí)，同時(shí)MCU1處理器又檢測(cè)到輔自投電壓互感器有電，智能轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)立即自動(dòng)執(zhí)行轉(zhuǎn)換操作，將有異常的主電源切除，投入無(wú)異常的輔電源。但是當(dāng)MCU1處理器檢測(cè)到輔自投電壓互感器無(wú)電時(shí)，智能轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)不會(huì)執(zhí)行轉(zhuǎn)換操作。如果輔電源是由發(fā)電系統(tǒng)供電時(shí)，智能轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)則通過(guò)總線通訊系統(tǒng)發(fā)出信號(hào)，自動(dòng)啟動(dòng)發(fā)電機(jī)組，智能轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)檢測(cè)到發(fā)電機(jī)組送出的電壓后，經(jīng)過(guò)一定時(shí)間的延時(shí)后，以正常的方式切換到輔電源上，延時(shí)時(shí)間可以根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況確定整定。當(dāng)主電源恢復(fù)正常后，MCU1處理器檢測(cè)到主自投電壓互感器有電，智能轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)自動(dòng)轉(zhuǎn)換到主電源上，發(fā)電機(jī)組輔電源則備用。經(jīng)過(guò)一定時(shí)間的延時(shí)，確認(rèn)主電源運(yùn)行正常后，智能轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)通過(guò)總線通訊系統(tǒng)發(fā)出信號(hào)，自動(dòng)停止發(fā)電機(jī)組的運(yùn)行。在本實(shí)施例中，四個(gè)儲(chǔ)能電容器29分別是Ca、Cb、Cc、Cn，它們的充電方式如圖7所示，主充電模塊38和輔充電模塊39構(gòu)成對(duì)稱(chēng)的充電電路，主充電模塊38的整流橋D1的輸入端從主電源上接220V交流電源，整流橋D1正輸出端與IGBT功率管Q1的漏極相連，Q1的源極與限流電阻R1首端相連，Q1的柵極與電壓驅(qū)動(dòng)器IC1輸出端相連，IC1輸入端連接MCU1主處理器47 ;分壓電阻&、1 4、1 5串聯(lián)后并聯(lián)到整流橋D1的兩個(gè)輸出端上，穩(wěn)壓二極管Z5與分壓電阻R5并聯(lián)。輔充電模塊38的整流橋D2的輸入端從輔電源上接220V交流電源，整流橋D2正輸出端與IGBT功率管Q2的漏極相連，Q2的源極與限流電阻R2首端相連，Q2的柵極與電壓驅(qū)動(dòng)器IC2輸出端相連，IC2輸入端連接MCUl主處理器47 ;分壓電阻R6、R7、R8串聯(lián)后并聯(lián)到整流橋D2的兩個(gè)輸出端上，穩(wěn)壓二極管Z6與分壓電阻R8并聯(lián)。限流電阻&的尾端與R2的尾端相連接，整流橋Dl和D2的負(fù)輸出端相連接，二極管τχ、Z2、Z3> Z4分別與儲(chǔ)能電容Ca、Cb、Ce、Cn串聯(lián)后再并聯(lián)，并聯(lián)電路一端連接Rl的尾端、另一端連接Dl的負(fù)輸出端，向MCUl提供充電模塊的米樣電壓。當(dāng)主電源帶電時(shí)，整流橋D1工作，準(zhǔn)備向電容器組Ca、Cb、Ce、Cn充 電，同時(shí)將充電電壓反饋給MCU1，如反饋電壓正常，MCU1主處理器啟動(dòng)電壓驅(qū)動(dòng)器IC1,電壓驅(qū)動(dòng)器IC1驅(qū)動(dòng)IGBT功率管Q1導(dǎo)通，電源經(jīng)限流電阻R1向儲(chǔ)能電容器組Ca、Cb、Cc、Cn充電。充電時(shí)間比較短，一般不超過(guò)3秒。當(dāng)儲(chǔ)能電容器充滿后，整流橋D1和功率管Q1處常充狀態(tài)。電容器組Ca、Cb、Cc、Cn電壓參數(shù)通過(guò)取樣電路反饋給MCU1處理器，取樣電路電壓為3V，最高不超過(guò)5V，作為確定分合閘速度的依據(jù)之一。當(dāng)輔電源也有電時(shí)，整流橋D2工作，準(zhǔn)備向電容器組Ca、Cb、Ce、Cn充電，同時(shí)將充電電壓反饋給MCU1，但MCU1主處理器不啟動(dòng)電壓驅(qū)動(dòng)器IC2，使IGBT功率管Q2截止，不向儲(chǔ)能電容器組Ca、Cb、Ce、Cn充電，而作為電容器組Ca、Cb、Ce、Cn的備充電源。只有當(dāng)主電源失壓后，MCUl主處理器關(guān)閉電壓驅(qū)動(dòng)器IC1,使IGBT功率管Q1截止后，MCUl主處理器才啟動(dòng)電壓驅(qū)動(dòng)器IC2。電壓驅(qū)動(dòng)器IC2驅(qū)動(dòng)IGBT功率管Q2導(dǎo)通，輔充電模塊39電源經(jīng)限流電阻R2向儲(chǔ)能電容器組Ca、Cb、Ce、Cn充電。ZpZ2、Z3、Z4為單極性導(dǎo)通二級(jí)管，防止智能轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)轉(zhuǎn)換操作時(shí)各電容器相互間干擾。智能轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)轉(zhuǎn)換操作時(shí)IGBT功率管Qp Q2均斷開(kāi)。在本實(shí)施例中，主、輔電源模塊的供電方式如圖8所示，主電源模塊U1經(jīng)過(guò)功率繼電器J2的J21常閉接點(diǎn)從主電源上接220V交流電源，功率繼電器J1線圈兩端分別連接主電源模塊U1正負(fù)輸出端，電容C1與J1線圈并聯(lián)，輔電源模塊U2經(jīng)功率繼電器J1的常閉接點(diǎn)J11從輔電源上接220V交流電源，輔電源模塊U2負(fù)輸出端連接三極管Q3發(fā)射板，Q3集電極通過(guò)J2線圈連接輔電源模塊U2正輸出端，電阻R4 —端接Q3基板，另一端接MCUl主處理器47，二極管Z7、Z8正極分別接主、輔電源模塊UpU2正輸入端，二極管Z7、Z8負(fù)極都與C1正極相連。二極管Z7、Z8負(fù)極為兩個(gè)電源模塊UpU2共同的輸出端。主、輔電源模塊Up U2在市面上有售，型號(hào)有PDFA05-S15N、FAS5-15-W等。當(dāng)主電源帶電時(shí)，主電源模塊U1經(jīng)過(guò)功率繼電器常閉接點(diǎn)J21充電運(yùn)行，啟動(dòng)功率繼電器J1，使功率繼電器J1的常閉接點(diǎn)J11打開(kāi)，斷開(kāi)輔電源模塊U2，同時(shí)向備用電容器C1充電。備用電容器C1充滿電后，主電源模塊U1向控制電路送電，使得整個(gè)控制系統(tǒng)的供電由主電源模塊U1承擔(dān)。只有當(dāng)主電源失壓時(shí)，主電源模塊U1失電停止運(yùn)行，功率繼電器J1釋放，常閉接點(diǎn)J11閉合，輔電源模塊才充電運(yùn)行，整個(gè)控制電路由輔電源模塊41供電。中間短暫停電間隙的供電，由備用電容器C1提供，使得整個(gè)控制電路不停電，與之同時(shí)，MCU1驅(qū)動(dòng)放大三極管Q3,啟動(dòng)功率繼電器J2,使主充電模塊U1退出運(yùn)行。當(dāng)主電源又恢復(fù)時(shí)，MCU1處理器通過(guò)主自投互感器和主充電模塊的反饋電壓，獲知主電源恢復(fù)電壓，但是MCU1不會(huì)立即關(guān)閉放大三極管Q3、退出功率繼電器J2、閉合J21常閉接點(diǎn)而投入主電源模塊。只有當(dāng) 主電源運(yùn)行穩(wěn)定后，經(jīng)過(guò)一定時(shí)間的延時(shí)，MCU1才會(huì)關(guān)閉放大三極管Q3,使功率繼電器J2失電，常閉接點(diǎn)J21閉合，主電源模塊才會(huì)得電投入運(yùn)行，同時(shí)退出輔電源模塊U2。還有，通過(guò)MCU1對(duì)三極管Q3和功率繼電器J2的控制，還可以防止主、輔電源模塊因電源的不穩(wěn)定而造成“跳躍”式充電，同時(shí)確保主電源模塊U1為智能轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)的主供電源。
權(quán)利要求
1.一種低壓智能雙電源轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)，其特征是包括塑料制作的開(kāi)關(guān)蓋(9)和開(kāi)關(guān)座(7)，開(kāi)關(guān)蓋(9)左上部設(shè)有四個(gè)主電源接線端口(12)及紅色主電源指示燈(10)，開(kāi)關(guān)蓋(9)右上部設(shè)有四個(gè)輔電源接線端口(15)及綠色輔電源指示燈(14);開(kāi)關(guān)蓋(9)中部設(shè)有紅色主觸頭指示燈(11)、綠色輔觸頭指示燈(4)、轉(zhuǎn)換控制按鍵(5)、液晶顯示屏(3)、按鍵矩陣(I)、返回按鍵(13)和復(fù)歸按鍵(2);開(kāi)關(guān)蓋(9)下部中間設(shè)有負(fù)載電源接線端口(6)，開(kāi)關(guān)蓋(9)中、下部之間有下凹的通訊線路通槽(21)，通訊線路通槽(21)右端設(shè)有I、II號(hào)通訊插口(16、17);開(kāi)關(guān)蓋(9)背面的右邊裝有顯示電路板(24)和通訊電路板(26)，顯示電路板(24)背面有顯示連接插頭(28)，通訊電路板(26)上設(shè)有I、II號(hào)通訊插座(25、27)；開(kāi)關(guān)座⑵的左腔室(30)內(nèi)裝有四只驅(qū)動(dòng)儲(chǔ)能電容器(29)和采樣電路板(34)，采樣電路板(34)上裝有主、輔充電模塊(38、39)、主、輔自投電壓互感器(36、35)、A、B、C相電壓互感器(37、33、32)及連線用的引入插座(42)、引出插座(43);開(kāi)關(guān)座(7)的右腔室(20)內(nèi)裝有備用電容器(C1)和控制電路板(19)，控制電路板(19)上裝有主、輔電源模塊(UpU2)、主、輔處理器(47、48)、顯示連接插座(46)、通訊連接插座(18)及驅(qū)動(dòng)電源引入、引出插座(44,45);開(kāi)關(guān)座(7)的中間腔室(22)內(nèi)裝有四個(gè)分別控制A、B、C、N相電源的真空電磁驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)⑶； 所述的真空電磁驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)(8)結(jié)構(gòu)如下線圈架(81)上繞制有線圈(82)、線圈架(81)內(nèi)套有真空瓷管(83)，真空瓷管(83)內(nèi)腔里裝有軟磁純鐵制作的鐵芯(85)，鐵芯(85)中心孔內(nèi)套有銅制的軸桿(84)、軸桿(84)左端固裝有I號(hào)永磁鐵(86)和左動(dòng)觸頭(87)，軸桿(84)右端固裝有II號(hào)永磁鐵(88)、過(guò)渡套(80)和右動(dòng)觸頭(89)，I號(hào)永磁鐵(86)的磁極為軸向SN分布，II號(hào)永磁鐵(88)的磁極則相反,為軸向NS分布；真空瓷管(83)左端釬焊有左端蓋(90)，左靜觸頭(92)與左端蓋(90)之間焊接有波紋管(91)，左端蓋(90)上設(shè)有主電源引入接線端(94);真空瓷管(83)右端依次釬焊有負(fù)載電源引出套(95)、隔離瓷管(96)和右端蓋(97)，右靜觸頭(98)與右端蓋(97)之間焊接有波紋管(91)，右端蓋(97)上設(shè)有輔電源引入接線端(99);過(guò)渡套(80)兩側(cè)均有軟導(dǎo)線(100)連接負(fù)載電源引出套(95);左、右端蓋(90、97)的中心螺孔內(nèi)均旋裝有斷路器專(zhuān)用液壓緩沖器(93)；線圈架(81)上部左、右邊分別裝有霍爾傳感器(101) ;A、B、C、N相主電源接線端口(12)分別通過(guò)導(dǎo)線連接四個(gè)真空電磁驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)(8)的主電源引入接線端(94)，A、B、C、N相輔電源接線端口(15)分別通過(guò)導(dǎo)線連接相應(yīng)的真空電磁驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)(8)的輔電源引入接線端(99)，A、B、C、N相負(fù)載電源接線端口(6)分別通過(guò)導(dǎo)線連接相應(yīng)的真空電磁驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)⑶的負(fù)載電源引出套(95)上的接線端。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的低壓智能雙電源轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)，其特征是開(kāi)關(guān)座(7)背面有四條主電源導(dǎo)線引入槽(49)及位于槽內(nèi)端的供主電源引入接線端(94)插入用的插入固定孔(50)，有四條輔電源導(dǎo)線引入槽(55)及位于槽內(nèi)端的供輔電源引入接線端(99)插入用的插入固定孔(56)，有四條負(fù)載電源導(dǎo)線引出槽(51)及位于槽內(nèi)端的供負(fù)載電源引出套(95)接線端插入用的插入孔(52)。
3.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的低壓智能雙電源轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)，其特征是主充電模塊(38)的整流橋D1輸入端從主電源上接220V交流電源，整流橋D1正輸出端與功率管Q1漏極相連，Q1源極與限流電阻R1首端相連，Q1柵極與電壓驅(qū)動(dòng)器IC1輸出端相連，IC1輸入端連接MCU1主處理器47 ;分壓電阻R2、R4、R5串聯(lián)后并聯(lián)到整流橋D1兩個(gè)輸出端上，穩(wěn)壓二極管Z5與分壓電阻R5并聯(lián)；輔充電模塊(39)的整流橋D2輸入端從輔電源上接220V交流電源，整流橋D2正輸出端與功率管Q2漏極相連，Q2源極與限流電阻R2首端相連，Q2柵極與電壓驅(qū)動(dòng)器IC2輸出端相連，IC2輸入端連接MCU1主處理器(47);分壓電阻R6、R7、R8串聯(lián)后并聯(lián)到整流橋D2兩個(gè)輸出端上，穩(wěn)壓二極管Z6與R8并聯(lián)；限流電阻R1的尾端和R2的尾端相連接，整流橋D1和D2的負(fù)輸出端相連接，二極管Zp Z2、Z3、Z4分別與儲(chǔ)能電容器Ca、Cb、Ce、Cn串聯(lián)后再并聯(lián)，并聯(lián)電路一端連接R1尾端、另一端連接D1負(fù)輸出端。
4.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的低壓智能雙電源轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)，其特征是主電源模塊(U1)經(jīng)功率繼電器J2的常閉接點(diǎn)J21從主電源上接220V交流電源，功率繼電器J1線圈兩端分別連接主電源模塊(U1)正、負(fù)輸出端，電容C1與J1線圈并聯(lián)，輔電源模塊(U2)經(jīng)J1的常閉接點(diǎn)J11從輔電源上接220V交流電源，輔電源模塊(U2)負(fù)輸出端連接三極管Q3發(fā)射板，Q3集電極通過(guò)J2線圈連接輔電源模塊(U2)正輸出端，電阻R4—端接Q3基極、另一端接MCU1主處理器(47)、二極管Z7、Z8正極分別接主、輔電源模塊(UpU2)正輸出端，Z7、Z8負(fù)極都與C1正極相連。
全文摘要
一種低壓智能雙電源轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)，它的開(kāi)關(guān)蓋上設(shè)有主、輔電源及負(fù)載電源接線端口、紅、綠指示燈、液晶顯示屏、通訊插口和各種按鍵，它的開(kāi)關(guān)座左腔室內(nèi)裝有四只驅(qū)動(dòng)儲(chǔ)能電容器和采樣電路板，采樣電路板上裝有主、輔充電模塊，主、輔自投電壓互感器，三只電壓互感器，開(kāi)關(guān)座右腔室內(nèi)裝有備用電容器和控制電路板，控制電路板上裝有主、輔電源模塊，主、輔處理器，開(kāi)關(guān)座中間腔室內(nèi)裝有四個(gè)分別控制A、B、C、N相電源的真空電磁驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)，該開(kāi)關(guān)上有主、輔電源引入接線端和負(fù)載電源引出套。本發(fā)明為實(shí)現(xiàn)數(shù)字化信號(hào)采集、處理、控制和通訊功能的全面智能化提供了一種可實(shí)際應(yīng)用的載體，且體積小，結(jié)構(gòu)緊湊，使用與安裝都方便。
文檔編號(hào)H01H3/28GK102856137SQ201210321500
公開(kāi)日2013年1月2日 申請(qǐng)日期2012年8月31日 優(yōu)先權(quán)日2012年8月31日
發(fā)明者胡俊兵 申請(qǐng)人:胡俊兵