專利名稱：雙電源轉(zhuǎn)換自動控制器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及控制裝置，特別涉及一種雙電源轉(zhuǎn)換自動控制器。
背景技術(shù)：
目前，雙電源轉(zhuǎn)換器用于一些要求電力不能中斷的重要場合，如建筑電氣中要求的一級負荷。供電的連續(xù)性對于某些特殊的用戶部門，如醫(yī)院，機場等，目前已廣泛應(yīng)用于高層樓宇、郵電通訊、煤礦、軍事設(shè)施、大型工業(yè)流水線和消防等需要不間斷供電的場所。為了保證供電的可靠與連續(xù)性，一般都采用兩路電源，一路電源為供電的主電源，另一路為副電源，一旦主電源出現(xiàn)故障無法工作時，要求副電源馬上工作，以維持電氣設(shè)備的正常運行，這樣就需要一種能對兩路電源都進行實時監(jiān)控檢測并能在主電源發(fā)生故障時可自動在兩路電源之間進行可靠自動切換以保證供電的裝置。但是，目前雙電源轉(zhuǎn)換控制器普遍存在性能不高而成本較高的缺陷，其功能較少，如沒有通訊功能等。傳統(tǒng)的雙電源轉(zhuǎn)換控制器在檢測電源時，需要采用3個變壓器檢測三相電壓，或者將交流電通過與一個恒定直流電壓相加后才能送至微處理器的A/D端口，多個檢測變壓器造成控制器成本較高。缺少通訊功能則無法向上級監(jiān)控設(shè)備提供信號，上位機也無法通過通訊端口對雙電源轉(zhuǎn)換控制器工作模式進行設(shè)置。
實用新型內(nèi)容本實用新型的目的是克服上述缺陷，提供一種檢測方式簡單、功能更加完善、成本較低、使用方便的雙電源轉(zhuǎn)換自動控制器。為達到上述目的，本實用新型提供的雙電源轉(zhuǎn)換自動控制器，包括主、副變壓器，還包括電壓檢測電路、電源電路、切換電路及其開關(guān)位置回饋電路、單片機和通訊電路，其中，電壓檢測電路接在主、副變壓器與單片機之間，電源電路與電壓檢測電路相連，開關(guān)位置回饋電路接在切換電路與單片機之間，通訊電路與所述單片機相連，電壓檢測電路分別采集主、副變壓器的AB線電壓和AC線電壓，經(jīng)變壓、整流和濾波后接至單片機，單片機將采集到的主、副變壓器的AB線電壓和AC線電壓分別轉(zhuǎn)換為三相電壓，并與三相電壓的設(shè)定值進行比較，然后將相應(yīng)的電源切換指令發(fā)送至切換電路，切換電路完成相應(yīng)的電源切換動作。本實用新型雙電源轉(zhuǎn)換自動控制器，還包括鍵盤電路和顯示電路，鍵盤電路和顯示電路分別與所述單片機相連。本實用新型雙電源轉(zhuǎn)換自動控制器，其中所述切換電路包括光耦合放大器電路和與之相連的繼電器驅(qū)動電路。本實用新型雙電源轉(zhuǎn)換自動控制器，其中所述單片機采用型號為MC9S08DZ60的
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心/T 本實用新型雙電源轉(zhuǎn)換自動控制器，其中所述電源電路采用型號為LM2596的芯片。本實用新型雙電源轉(zhuǎn)換自動控制器，其中所述光耦合放大器電路采用型號為IL420X007 的芯片。[0013]本實用新型雙電源轉(zhuǎn)換自動控制器，其中所述通訊電路包括485通訊電路和CAN通訊電路。本實用新型雙電源轉(zhuǎn)換自動控制器的優(yōu)點和積極效果在于由于主、副變壓器是采集AB和AC線電壓，可以減少2個檢測變壓器，檢測方式得到簡化。另外，采用電壓調(diào)節(jié)器構(gòu)成電源電路，用于雙電源轉(zhuǎn)換自動控制器本身供電，省去了外接電源。這都降低了雙電源轉(zhuǎn)換自動控制器的成本。由于增加了通訊電路，功能進一步完善，使用非常方便。下面將結(jié)合實施例參照附圖進行詳細說明。


圖I是本實用新型雙電源轉(zhuǎn)換自動控制器的方框圖；圖2是單片機的電路原理圖；圖3是電壓檢測電路和電源電路的電路原理圖；圖4是開關(guān)位置回饋電路的電路原理圖；圖5是切換電路的電路原理圖一；圖6是切換電路的電路原理圖二；圖7是鍵盤電路和顯不電路的電路原理圖；圖8是485通訊電路的電路原理圖；圖9是CAN通訊電路的電路原理圖；圖10是三路相電壓的計算原理圖。
具體實施方式
參照圖1，本實用新型雙電源轉(zhuǎn)換自動控制器，包括主變壓器I、副變壓器2、電壓檢測電路4、電源電路6、切換電路3及其開關(guān)位置回饋電路5、單片機10、鍵盤電路7、顯示電路8和通訊電路9。其中，電壓檢測電路4接在主、副變壓器1、2與單片機10之間，對電網(wǎng)輸入的三相交流電壓進行實時檢測。結(jié)合參照圖3，電源電路6與電壓檢測電路4相連，輸出5V電壓。電源電路6采用型號為LM2596的芯片構(gòu)成。由于電源輸入的電壓是380V，為了將此電壓轉(zhuǎn)換成單片機能夠接收的信號，先將輸入電壓進行變壓，變壓后的電壓分成兩路。參照圖3，一路電壓經(jīng)過整流后接到芯片LM2596，LM2596是一個電壓調(diào)節(jié)器，它可以輸出0到37V的不同電壓值，在這里，它作為電源電路，將電壓轉(zhuǎn)換成5V，用于雙電源轉(zhuǎn)換自動控制器本身供電，省去了外接電源。另外一路電壓先經(jīng)過全波整流，變成比較平穩(wěn)的直流電壓，再經(jīng)過一個二階低通濾波電路，濾除高頻干擾信號。經(jīng)過變壓，整流，濾波處理后的電壓接至單片機10。主、副變壓器1、2的電壓信號檢測電路4構(gòu)成相同。電壓檢測電路4分別采集主、副變壓器I、2的AB線電壓和AC線電壓，經(jīng)變壓、整流和濾波后接至單片機10。單片機10采用型號為MC9S08DZ60的芯片構(gòu)成。單片機10將采集到的主、副變壓器1、2的AB線電壓和AC線電壓分別轉(zhuǎn)換為三相電壓，并與設(shè)定值進行比較，然后將相應(yīng)的電源切換指令發(fā)送至切換電路3，切換電路3完成相應(yīng)的電源切換動作。單片機10將變壓器AB線電壓和AC線電壓轉(zhuǎn)換為三相電壓時，將UAC與ACMPl+接入一比較器，輸出高電平時啟動定時器，將UAB與ACMP2+接入另一比較器，輸出低電平時停止定時器，由定時器的計數(shù)和單片機的時鐘頻率可算出UAB和UAC的時間差，進而算出其相位差。已知UAB，UAC及它們的相位差，由余弦定理可求出UA’ UB, UC。若用主、副變壓器1、2兩個變壓器檢測兩路的相電壓，檢測到的兩路相電壓與未知的第三路相電壓不能構(gòu)成一個三角形。因此，只能用這兩個變壓器來檢測兩路的線電壓，再用三路線電壓所構(gòu)成的三角形來計算第三路線電壓和三路相電壓。下面給出第三路線電壓和三路相電壓的計算方法。假設(shè)所檢測的三相電壓相位差互為120°，以Da作為參考向量，則相電壓為%，Oij &，線電壓為―，^e, '-S。如圖10所示,線電壓與的夾角為a，此角可由相位檢測得到。參照圖10，在三角形ODE中，由三角形余弦定理可得Ubc2 =s a 公式 I 再對Ubc2進行開方運算，即可得到線電壓Ubc的電壓值。當(dāng)三相電壓平衡時，可直接由公式2計算出相電壓的電壓值MHSua = Ub=- := ■',； (*:,*:) .. 了公式 2而在絕大多數(shù)情況下，三相電壓是不平衡的，所以需要用下面的公式來進行三個相電壓的求解在A OAD中，由圖可得A OAD = 120°，由三角形余弦定理可得 Uac2 = Ua2+Uc2+Ua XUc 公式 3在A OAE中，由圖可得A OAE = 120°，由三角形余弦定理可得Uab2 = Ua2+Ub2+UaXUb 公式 4在A ADE中，由圖可得A DAE = 120°，由三角形余弦定理可得Ubc2 = Ub2+Uc2+UbXUc 公式 5由上面的公式3，4，5可計算出三個相電壓UA、UB和Uc的電壓值，可借助于MATLAB得出計算Ua、Ub和Uc的公式 。在考慮到盡量減少單片機的運算開銷的前提下，下面給出賦值比較法來進行相電壓UA, UB, Uc的求值計算。先對公式3，4，5進行變型，得到公式如下令UAB = Uab2-Ua2-Ub2-UaXUb 公式 9UAC = Uac2-Ua2-Uc2-UaXUc 公式 10UBC = Ubc2-Ub2-Uc2-UbXUc 公式 11給三個相電壓賦個初值，可令Ua = 220V, Ub = 220V, Uc = 220V，將已經(jīng)賦值的三個相電壓分別代入公式3，4，5中，這樣可以得出UAB，UAC’ UBC的值的大小，即判斷如果UAB > 0，UAC > 0，則 Ua 偏小，讓 Ua 自加 I ;如果UAB > 0，UBC > 0，則 Ub 偏小，讓 Ub 自加 I ;如果UAC > 0，UBC > 0，則 Uc 偏小，讓 Uc 自加 I ;如果UAB < 0，UAC < 0，則 Ua 偏大，讓 Ua 自減 I ;如果UAB < 0，UBC < 0，則 Ub 偏大，讓 Ub 自減 I ;如果UAC < 0，UBC < 0，則 Uc 偏大，讓 Uc 自減 I ;循環(huán)代入求解，得到不斷逼近三個相電壓UA、UB和Uc的真實值，直到最后近似等于真實值。此方法雖要循環(huán)代入計算，但避免了開方運算，使得計算變得簡單。開關(guān)位置回饋電路5接在切換電路3與單片機10之間，單片機10通過開關(guān)位置回饋電路5的開關(guān)位置信號判斷當(dāng)前工作負載連接位置。參照圖4，兩路開關(guān)位置信號分別經(jīng)過小型光耦合器TLP113進入單片機10，單片機10對開關(guān)量輸入信號進行判斷，然后經(jīng)過發(fā)光二極管來顯示當(dāng)前工作負載是接在主變壓器I還是接在副變壓器2上。信號經(jīng)過TLP113后再進入單片機10，可以抗干擾，使輸入信號更準(zhǔn)確。參照圖5和圖6，切換電路3包括光耦合放大器電路和與之相連的繼電器驅(qū)動電路。參照圖5，光耦合放大器電路采用型號為IL420X007的芯片構(gòu)成。單片機10通過CroutE/CroutN腳給出一個信號，信號經(jīng)過光耦合放大器電路IL420X007進行隔離和放大，參照圖6，進而由繼電器驅(qū)動電路完成主、備電源之間的切換。采用光耦合放大器電路IL420X007進行光電隔尚，可以提聞電路的抗干擾能力。鍵盤電路7和顯示電路8分別與單片機10相連。參照圖7，為了更適合雙電源自 動切換裝置的應(yīng)用現(xiàn)場，方便操作人員觀察操作，采用四位數(shù)碼管及12個發(fā)光二極管顯示系統(tǒng)的狀態(tài)及參數(shù)。6個按鍵，其中4個按鍵用于進行過壓欠壓動作值以及動作時間中延時時間的設(shè)置，另外2個按鍵分別提供了手動和自動工作模式，自投自復(fù)和互為備用兩種工作模式，用戶可以根據(jù)需要進行工作模式的選擇。通訊電路9與單片機10相連。通訊電路9包括485通訊電路和CAN通訊電路，參照圖8，RS485通訊電路采用MAX485電平轉(zhuǎn)換芯片，實現(xiàn)RS485通訊。參照圖9，CAN通訊電路采用芯片TJA1040作為其收發(fā)器，實現(xiàn)CAN總線通訊。上述通訊電路9采用光耦隔離芯片6N137可靠地將輸入輸出進行隔尚，降低干擾。上述繼電器驅(qū)動電路、鍵盤電路I和顯示電路8及通訊電路9均為已知技術(shù)，故不作贅述。上面所述的實施例僅僅是對本實用新型的優(yōu)選實施方式進行描述，并非對本實用新型的構(gòu)思和范圍進行限定，在不脫離本實用新型設(shè)計方案前提下，本領(lǐng)域中普通工程技術(shù)人員對本實用新型的技術(shù)方案做出的各種變型和改進，均應(yīng)落入本實用新型的保護范圍，本實用新型請求保護的技術(shù)內(nèi)容，已經(jīng)全部記載在權(quán)利要求書中。
權(quán)利要求1.一種雙電源轉(zhuǎn)換自動控制器，包括主、副變壓器(1、2)，其特征在于還包括電壓檢測電路(4)、電源電路(6)、切換電路(3)及其開關(guān)位置回饋電路(5)、單片機(10)和通訊電路(9)，其中，所述電壓檢測電路(4)接在所述主、副變壓器(1、2)與所述單片機(10)之間，所述電源電路(6)與所述電壓檢測電路(4)相連，所述開關(guān)位置回饋電路(5)接在所述切換電路(3)與所述單片機(10)之間，所述通訊電路(9)與所述單片機(10)相連，所述電壓檢測電路(4)分別采集所述主、副變壓器(1、2)的AB線電壓和AC線電壓，經(jīng)變壓、整流和濾波后接至所述單片機(10)，所述單片機(10)將采集到的所述主、副變壓器(1、2)的AB線電壓和AC線電壓分別轉(zhuǎn)換為三相電壓，并與所述三相電壓的設(shè)定值進行比較，然后將相應(yīng)的電源切換指令發(fā)送至所述切換電路(3)，所述切換電路(3)完成相應(yīng)的電源切換動作。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的雙電源轉(zhuǎn)換自動控制器，其特征在于還包括鍵盤電路(7)和顯示電路(8)，所述鍵盤電路(7)和顯示電路(8)分別與所述單片機(10)相連。
3.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的雙電源轉(zhuǎn)換自動控制器，其特征在于其中所述切換電路(3 )包括光耦合放大器電路和與之相連的繼電器驅(qū)動電路。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的雙電源轉(zhuǎn)換自動控制器，其特征在于其中所述單片機(10)采用型號為MC9S08DZ60的芯片。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的雙電源轉(zhuǎn)換自動控制器，其特征在于其中所述電源電路(6)采用型號為LM2596的芯片。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的雙電源轉(zhuǎn)換自動控制器，其特征在于其中所述光耦合放大器電路采用型號為IL420X007的芯片。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的雙電源轉(zhuǎn)換自動控制器，其特征在于其中所述通訊電路(9)包括485通訊電路和CAN通訊電路。
專利摘要本實用新型雙電源轉(zhuǎn)換自動控制器，包括主、副變壓器，還包括電壓檢測電路、電源電路、切換電路及其開關(guān)位置回饋電路、單片機和通訊電路，其中，電壓檢測電路接在主、副變壓器與單片機之間，電源電路與電壓檢測電路相連，開關(guān)位置回饋電路接在切換電路與單片機之間，通訊電路與所述單片機相連，電壓檢測電路分別采集主、副變壓器的AB線電壓和AC線電壓，經(jīng)變壓、整流和濾波后接至單片機，單片機將采集到的主、副變壓器的AB線電壓和AC線電壓分別轉(zhuǎn)換為三相電壓，并與三相電壓的設(shè)定值進行比較，然后將相應(yīng)的電源切換指令發(fā)送至切換電路，切換電路完成相應(yīng)的電源切換動作。本實用新型的優(yōu)點和積極效果在于可以減少2個檢測變壓器，檢測方式得到簡化，采用電壓調(diào)節(jié)器構(gòu)成電源電路用于自身供電，省去了外接電源，降低了雙電源轉(zhuǎn)換自動控制器的成本。
文檔編號H02J9/06GK202565017SQ201120519090
公開日2012年11月28日 申請日期2011年12月13日 優(yōu)先權(quán)日2011年12月13日
發(fā)明者盧其威, 孔德煜, 巫海東, 王肅珂 申請人:中國礦業(yè)大學(xué)(北京)