本發(fā)明涉及雙電源切換控制器技術(shù)應(yīng)用領(lǐng)域，特別是一種雙電源開關(guān)快速切換控制器。

背景技術(shù)：

雙電源控制器主要應(yīng)用在負(fù)載對供電連續(xù)性要求較高的場合，當(dāng)其中一路電源出現(xiàn)故障時(shí)，迅速切換到另一路電源供電，保證負(fù)載供電連續(xù)性。雙電源切換控制器通過采集一路（a側(cè)）和二路（b側(cè)）電源電壓、頻率、相位、相序等參數(shù)，自動實(shí)現(xiàn)ats的切換，實(shí)現(xiàn)負(fù)載連續(xù)供電，不同的負(fù)載對雙電源切換開關(guān)的切換速度要求不同，傳統(tǒng)的雙電源控制器的切換時(shí)間通常在2-3秒以上，對于一些對切換時(shí)間要求更高的場合不能滿足需求。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明要解決的技術(shù)問題為：傳統(tǒng)的雙電源控制器的切換時(shí)間通常在2-3秒以上，對于一些對切換時(shí)間要求更高的場合不能滿足需求。

為了解決上述問題，本發(fā)明采取的技術(shù)方案是：一種雙電源開關(guān)快速切換控制器，包括電壓互感模塊、電流互感模塊、限壓保護(hù)模塊、運(yùn)算放大模塊、低通濾波模塊、控制模塊、繼電器輸出模塊、開入量采集模塊、顯示模塊、按鍵模塊、電源模塊、電源端隔離模塊、穩(wěn)壓模塊和接地端隔離模塊；所述電壓互感模塊用于采集雙電源切換開關(guān)的輸入端電壓，所述電壓互感模塊輸出端設(shè)置限壓保護(hù)模塊后與低通濾波模塊的輸入端連接，所述低通濾波模塊的輸出端與運(yùn)算放大模塊輸入端連接；所述電流互感模塊用于采集雙電源切換開關(guān)的輸出端電流，所述電流互感模塊輸出端設(shè)置限壓保護(hù)模塊后與低通濾波模塊的輸入端連接，所述低通濾波模塊的輸出端與運(yùn)算放大模塊輸入端連接；所述運(yùn)算放大模塊輸出端與控制模塊連接，所述開入量采集模塊與控制模塊連接，所述顯示模塊與控制模塊連接，所述按鍵模塊與控制模塊連接，所述繼電器輸出模塊與控制模塊連接；所述電源模塊包括整流模塊、一級降壓模塊和二級降壓模塊，所述整流模塊的輸入端取電于雙電源切換開關(guān)的輸入端電壓，所述整流模塊的輸出端與一級降壓模塊的輸入端連接，所述一級降壓模塊的輸出端一方面經(jīng)電源端隔離模塊后給繼電器輸出模塊供電，另一方面與二級降壓模塊的輸入端連接，所述二級降壓模塊的輸出端經(jīng)穩(wěn)壓模塊給控制模塊、顯示模塊和運(yùn)算放大模塊供電；所述控制模塊、顯示模塊和運(yùn)算放大模塊的接地端均經(jīng)接地端隔離模塊后再接地。

進(jìn)一步地，所述電壓互感模塊包括a側(cè)電源電壓互感模塊和b側(cè)電源電壓互感模塊，所述a側(cè)電源電壓互感模塊和b側(cè)電源電壓互感模塊均由三個(gè)限流電阻、三個(gè)電壓互感器和三個(gè)采樣電阻組成，每個(gè)電壓互感器的輸出端與一個(gè)采樣電阻并聯(lián)，其輸入端與一個(gè)限流電阻串聯(lián)。

進(jìn)一步地，所述電流互感模塊包括三個(gè)電流互感器和三個(gè)采樣電阻，每個(gè)電流互感器的輸出端與一個(gè)采樣電阻并聯(lián)。

進(jìn)一步地，所述限壓保護(hù)模塊采樣一個(gè)雙向tvs管。

進(jìn)一步地，所述低通濾波模塊采用濾波電容或者rc濾波電路。

進(jìn)一步地，所述整流模塊包括a側(cè)電源整流模塊和b側(cè)電源整流模塊，所述a側(cè)電源整流模塊和b側(cè)電源整流模塊均由一個(gè)熱敏電阻、一個(gè)壓敏電阻、一個(gè)ad-dc轉(zhuǎn)換器和一個(gè)肖特基二極管組成，所述熱敏電阻串聯(lián)在ad-dc轉(zhuǎn)換器的輸入端，所述壓敏電阻并聯(lián)在ad-dc轉(zhuǎn)換器的輸入端，所述肖特基二極管串聯(lián)在ad-dc轉(zhuǎn)換器的輸出端，所述a側(cè)電源整流模塊的輸出端和b側(cè)電源整流模塊的輸出端并聯(lián)在一起后與一級降壓模塊連接，所述一級降壓模塊包括降壓型開關(guān)穩(wěn)壓器u5、電解電容e3、電容c17、二極管d13、電感l(wèi)7、電解電容e4和電容c16，所述電解電容e3、電容c17組成降壓型開關(guān)穩(wěn)壓器u5的前級濾波電路，所述二極管d13、電感l(wèi)7、電解電容e4和電容c16組成降壓型開關(guān)穩(wěn)壓器u5后級穩(wěn)壓濾波電路，所述電源端隔離模塊包括電容c72、電容c48和型號為b0505ls-1w的dc-dc電源模塊，所述電容c72和c48分別為型號為b0505ls-1w的dc-dc電源模塊的前后級濾波電容，所述二級降壓模塊包括型號為lm1117的降壓型開關(guān)穩(wěn)壓器u14、電解電容e8和電容c23，所述電解電容e8和電容c23組成降壓型開關(guān)穩(wěn)壓器u14的前級濾波電路，所述穩(wěn)壓模塊包括電容c42和電解電容e21，所述電容c42和電解電容e21組成降壓型開關(guān)穩(wěn)壓器u14的后級濾波電路以實(shí)現(xiàn)穩(wěn)壓。

進(jìn)一步地，所述接地端隔離模塊采用零歐姆電阻或者磁珠。

進(jìn)一步地，所述繼電器輸出模塊包括達(dá)林頓晶體管陣列單元和三個(gè)以上的繼電器，所述一級降壓模塊的輸出端與繼電器中的電磁線圈的正極連接，所述繼電器中的電磁線圈的負(fù)極與達(dá)林頓晶體管陣列單元的輸出端連接，所述達(dá)林頓晶體管陣列單元的輸入端與控制模塊連接。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是：第一，在負(fù)載端上，毫秒切換時(shí)，負(fù)載端電流電壓變化很大，繼電器中的電磁線圈的直流電源受到干擾，形成電流沖擊，從而對電源模塊構(gòu)成威脅，為了克服此干擾對電源模塊的破壞，在一級降壓模塊和繼電器輸出模塊中間接入電源端隔離模塊，避免繼電器產(chǎn)生的電流沖擊；第二，在互感采集端上，電壓互感模塊和電流互感模塊通過設(shè)置限壓保護(hù)模塊，從而采集的信號為限壓后的電壓電流信號，且通過低通濾波模塊對該信號進(jìn)一步濾波處理，從而減少了運(yùn)算放大模塊的沖擊干擾；第三，在電源模塊上，由于電源模塊取電于雙電源切換開關(guān)的輸入端，而在切換的瞬間，會產(chǎn)生很大的電壓電流沖擊，電源模塊供電會出現(xiàn)波動，為了避免控制模塊和運(yùn)算放大模塊中的芯片不受到電源模塊供電波動的影響，因此在二級降壓模塊的輸出端經(jīng)穩(wěn)壓模塊給控制模塊、顯示模塊和運(yùn)算放大模塊供電；第四，在控制模塊、顯示模塊和運(yùn)算放大模塊的接地端設(shè)置接地端隔離模塊，使得相互之間跨地連接，進(jìn)一步減少干擾，本發(fā)明經(jīng)過多處的抗干擾處理，使得控制器能夠進(jìn)行毫秒級操作，另一方面，本發(fā)明采取了繼電器輸出模塊，使得該控制器能夠在不同型號的電源切換開關(guān)中通用化。

附圖說明

圖1所示為本發(fā)明結(jié)構(gòu)框圖；

圖2所示為本發(fā)明的電壓互感模塊、電流互感模塊和運(yùn)算放大模塊的具體應(yīng)用電路；

圖3所示為本發(fā)明的電源模塊的具體應(yīng)用電路。

具體實(shí)施方式

下面將結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例中的附圖，對本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例僅僅是本發(fā)明一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例?；诒景l(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。

實(shí)施例1如圖1所示，一種雙電源開關(guān)快速切換控制器，包括電壓互感模塊、電流互感模塊、限壓保護(hù)模塊、運(yùn)算放大模塊、低通濾波模塊、控制模塊、繼電器輸出模塊、開入量采集模塊、顯示模塊、按鍵模塊、電源模塊、電源端隔離模塊、穩(wěn)壓模塊和接地端隔離模塊；所述電壓互感模塊用于采集雙電源切換開關(guān)的輸入端電壓，所述電壓互感模塊輸出端設(shè)置限壓保護(hù)模塊后與低通濾波模塊的輸入端連接，所述低通濾波模塊的輸出端與運(yùn)算放大模塊輸入端連接；所述電流互感模塊用于采集雙電源切換開關(guān)的輸出端電流，所述電流互感模塊輸出端設(shè)置限壓保護(hù)模塊后與低通濾波模塊的輸入端連接，所述低通濾波模塊的輸出端與運(yùn)算放大模塊輸入端連接；所述運(yùn)算放大模塊輸出端與控制模塊連接，所述開入量采集模塊與控制模塊連接，所述顯示模塊與控制模塊連接，所述按鍵模塊與控制模塊連接，所述繼電器輸出模塊與控制模塊連接；所述電源模塊包括整流模塊、一級降壓模塊和二級降壓模塊，所述整流模塊的輸入端取電于雙電源切換開關(guān)的輸入端電壓，所述整流模塊的輸出端與一級降壓模塊的輸入端連接，所述一級降壓模塊的輸出端一方面經(jīng)電源端隔離模塊后給繼電器輸出模塊供電，另一方面與二級降壓模塊的輸入端連接，所述二級降壓模塊的輸出端經(jīng)穩(wěn)壓模塊給控制模塊、顯示模塊和運(yùn)算放大模塊供電；所述控制模塊、顯示模塊和運(yùn)算放大模塊的接地端均經(jīng)接地端隔離模塊后再接地。

具體地，所述電壓互感模塊包括a側(cè)電源電壓互感模塊和b側(cè)電源電壓互感模塊，所述a側(cè)電源電壓互感模塊和b側(cè)電源電壓互感模塊均由三個(gè)限流電阻、三個(gè)電壓互感器和三個(gè)采樣電阻組成,每個(gè)電壓互感器的輸出端與一個(gè)采樣電阻并聯(lián)，其輸入端與一個(gè)限流電阻串聯(lián)，所述電流互感模塊包括三個(gè)電流互感器和三個(gè)采樣電阻，每個(gè)電流互感器的輸出端與一個(gè)采樣電阻并聯(lián)。所述限壓保護(hù)模塊采樣一個(gè)雙向tvs管。所述低通濾波模塊采用濾波電容或者rc濾波電路。

參考圖2，圖2所示為電壓互感模塊、電流互感模塊和運(yùn)算放大模塊的具備應(yīng)用電路，電阻r69、r88、r102、r72、r90、r103為限流電阻，r75、r94、r106、r77、r95、r110為采樣電阻，pt1-pt6為電壓互感器，雙向tvs管d33、d34、d36、d37、d38、d40、d41、d42、d44是限壓保護(hù)模塊，電容c199、c83、c82、c86、c77、c62、c66、c64、c211、c212、c56是低通濾波模塊，一路a相采樣電壓經(jīng)過r137、r138、放大器u33放大，再經(jīng)過c60濾波后進(jìn)入處理器ad采樣；一路b相采樣電壓經(jīng)過r165、r166、放大器u33放大，再經(jīng)過c77濾波后進(jìn)入處理器ad采樣；一路c相采樣電壓經(jīng)過r130、r131、放大器u31放大，再經(jīng)過c84濾波后進(jìn)入處理器ad采樣；二路a相采樣電壓經(jīng)過r199、r200、放大器u33放大，再經(jīng)過c200濾波后進(jìn)入處理器ad采樣；二路b相采樣電壓經(jīng)過r126、r127、放大器u33放大，再經(jīng)過c81濾波后進(jìn)入處理器ad采樣；二路c相采樣電壓經(jīng)過r133、r134、放大器u33放大，再經(jīng)過c85濾波后進(jìn)入處理器ad采樣。電阻r79、r97、r112為采樣電阻，ct10-ct12是電流互感器電流互感器采集電流信號經(jīng)過采樣電阻后，轉(zhuǎn)換為電壓信號。a相采樣電壓經(jīng)過r143、r144、u33放大，再經(jīng)過c63濾波后進(jìn)入處理器ad采樣；b相采樣電壓經(jīng)過r139、r141、放大器u33放大，再經(jīng)過c61濾波后進(jìn)入處理器ad采樣；c相采樣電壓經(jīng)過r147、r145、放大器u2放大，再經(jīng)過c55濾波后進(jìn)入處理器ad采樣。

參考圖3，圖3所示了電源模塊、電源端隔離模塊和穩(wěn)壓模塊的具體應(yīng)用電路，所述整流模塊包括a側(cè)電源整流模塊和b側(cè)電源整流模塊，所述a側(cè)電源整流模塊和b側(cè)電源整流模塊均由一個(gè)熱敏電阻、一個(gè)壓敏電阻、一個(gè)ad-dc轉(zhuǎn)換器和一個(gè)肖特基二極管組成，所述熱敏電阻串聯(lián)在ad-dc轉(zhuǎn)換器的輸入端，所述壓敏電阻并聯(lián)在ad-dc轉(zhuǎn)換器的輸入端，所述肖特基二極管串聯(lián)在ad-dc轉(zhuǎn)換器的輸出端，所述a側(cè)電源整流模塊的輸出端和b側(cè)電源整流模塊的輸出端并聯(lián)在一起后與一級降壓模塊連接，所述一級降壓模塊包括降壓型開關(guān)穩(wěn)壓器u5、電解電容e3、電容c17、二極管d13、電感l(wèi)7、電解電容e4和電容c16，所述電解電容e3、電容c17組成降壓型開關(guān)穩(wěn)壓器u5的前級濾波電路，所述二極管d13、電感l(wèi)7、電解電容e4和電容c16組成降壓型開關(guān)穩(wěn)壓器u5后級穩(wěn)壓濾波電路，所述電源端隔離模塊包括電容c72、電容c48和型號為b0505ls-1w的dc-dc電源模塊，所述電容c72和c48分別為型號為b0505ls-1w的dc-dc電源模塊的前后級濾波電容，所述二級降壓模塊包括型號為lm1117的降壓型開關(guān)穩(wěn)壓器u14、電解電容e8和電容c23，所述電解電容e8和電容c23組成降壓型開關(guān)穩(wěn)壓器u14的前級濾波電路，所述穩(wěn)壓模塊包括電容c42和電解電容e21，所述電容c42和電解電容e21組成降壓型開關(guān)穩(wěn)壓器u14的后級濾波電路以實(shí)現(xiàn)穩(wěn)壓。

具體地，所述接地端隔離模塊采用零歐姆電阻或者磁珠。

具體地，所述繼電器輸出模塊包括達(dá)林頓晶體管陣列單元和三個(gè)以上的繼電器，所述一級降壓模塊的輸出端與繼電器中的電磁線圈的正極連接，所述繼電器中的電磁線圈的負(fù)極與達(dá)林頓晶體管陣列單元的輸出端連接，所述達(dá)林頓晶體管陣列單元的輸入端與控制模塊連接。

在上述方案的基礎(chǔ)上，該控制器還包括rs485通訊模塊，所述rs485通訊模塊連接至控制模塊，同時(shí)連接至主控站，使用modbus通信協(xié)議，滿足主控站網(wǎng)絡(luò)化需求。

上述電壓互感器采用型號為zmpt112，電流互感器為zmpt103，運(yùn)算放大器為mcp6004，tvs管為p6ke6.8ca?？刂颇K采用型號為stm32f103zet6的微控制器，rs485通訊模塊、開入量采集模塊、顯示模塊和按鍵模塊是常用的現(xiàn)有模塊，不再累述。

工作原理：a側(cè)電源電壓互感模塊和b側(cè)電源電壓互感模塊采集到的一路和二路電壓信號，經(jīng)濾波電容低通濾波后，進(jìn)入運(yùn)算放大模塊放大，再經(jīng)過信號濾波電容后，輸出至控制模塊，控制模塊內(nèi)部的ad采樣后，變?yōu)閿?shù)字信號，經(jīng)過傅里葉變換等計(jì)算，可以得到電壓、頻率等參數(shù)，利用這些參數(shù)信息可以判斷a側(cè)、b側(cè)是否出現(xiàn)故障或者異常，再結(jié)合用戶設(shè)置自動控制負(fù)載供電情況；開入量采集模塊連接至控制模塊，把采集到的開入量信息發(fā)送給控制模塊；繼電器輸出模塊連接至控制模塊，接收控制模塊發(fā)送的分合閘信號，控制ats的分合閘操作；顯示模塊和按鍵模塊顯示當(dāng)前信息和接收用戶輸入，實(shí)現(xiàn)方便的用戶交互操作，毫秒切換時(shí)，在負(fù)載端上，負(fù)載端電流電壓變化很大，繼電器中的電磁線圈的直流電源受到干擾，形成電流沖擊，從而對電源模塊構(gòu)成威脅，為了克服此干擾對電源模塊的破壞，在一級降壓模塊和繼電器輸出模塊中間接入電源端隔離模塊，避免繼電器產(chǎn)生的電流沖擊；第二，在電壓電流采集端上，電壓互感模塊和電流互感模塊通過設(shè)置限壓保護(hù)模塊，從而采集的信號為限壓后的電壓電流信號，且通過低通濾波模塊對該信號進(jìn)一步濾波處理，從而減少了運(yùn)算放大模塊的沖擊干擾；第三，在電源模塊上，由于電源模塊取電于雙電源切換開關(guān)的輸入端，而在切換的瞬間，會產(chǎn)生很大的電壓電流沖擊，電源模塊供電會出現(xiàn)波動，為了避免控制模塊和運(yùn)算放大模塊中的芯片不受到電源模塊供電波動的影響，因此在二級降壓模塊的輸出端經(jīng)穩(wěn)壓模塊給控制模塊、顯示模塊和運(yùn)算放大模塊供電；第四，在控制模塊、顯示模塊和運(yùn)算放大模塊的接地端設(shè)置接地端隔離模塊，使得相互之間跨地連接，進(jìn)一步減少干擾，本發(fā)明經(jīng)過多處的抗干擾處理，使得控制器能夠進(jìn)行毫秒級操作。

盡管已經(jīng)示出和描述了本發(fā)明的實(shí)施例，對于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員而言，可以理解在不脫離本發(fā)明的原理和精神的情況下可以對這些實(shí)施例進(jìn)行多種變化、修改、替換和變型，本發(fā)明的范圍由所附權(quán)利要求及其等同物限定。