專利名稱：雙電源自動轉(zhuǎn)換開關(guān)的控制裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種雙電源自動轉(zhuǎn)換開關(guān)的控制裝置，屬于低壓電器技 術(shù)領(lǐng)域。
技術(shù)背景隨著社會生產(chǎn)的發(fā)展，許多行業(yè)和部門對供電的可靠性都有了非常 高的要求。為了保證供電的連續(xù)性， 一些重要的符合都應(yīng)采用雙電源供 電，作為電能切換的必備器件，雙電源自動轉(zhuǎn)換開關(guān)電器的應(yīng)用需求越 來越廣泛，技術(shù)性能要求也越來越高。雙電源自動轉(zhuǎn)換開關(guān)從結(jié)構(gòu)上看，可以由不同的構(gòu)成方式?？梢杂? 臺接觸器拼裝，也可以由2臺斷路器組成。相應(yīng)的其控制方式也有不同 的類型。雙電源自動轉(zhuǎn)換開關(guān)的控制裝置發(fā)展大致分為三個(gè)階段。第一 階段主要是采用低壓分立器件組成的傳統(tǒng)轉(zhuǎn)換控制系統(tǒng)，缺點(diǎn)是體積大，施工接線較為復(fù)雜，可靠性差；第二階段是采用模擬電路設(shè)計(jì)的產(chǎn)品， 解決了分立器件的大部分缺點(diǎn)，但是大多功能不能完全滿足現(xiàn)場應(yīng)用的 要求，應(yīng)用上受到一定的限制；第三階段是基于數(shù)字電路為基礎(chǔ)的控制 器，其功能較為完備，但線路復(fù)雜，成本較高，制造工藝較為復(fù)雜，且 抗干擾性較差。目前三個(gè)階段的技術(shù)共存于市場，給設(shè)計(jì)應(yīng)用選型帶來 很多不便。申請?zhí)枮?200610130086.5"的發(fā)明專利公開了一種雙電源自動轉(zhuǎn) 換開關(guān)的控制裝置，該發(fā)明采用兩片型號為4013的雙主從D觸發(fā)器和一 片型號為4001的2輸入與非門連接，實(shí)現(xiàn)雙電源自動轉(zhuǎn)換開關(guān)的邏輯控 制功能。該發(fā)明結(jié)構(gòu)簡單，價(jià)格低。但是只能對常用電源和備用電源的
電源有無進(jìn)行檢測實(shí)現(xiàn)切換，而不能根據(jù)電源的質(zhì)量進(jìn)行切換。實(shí)際應(yīng) 用中，經(jīng)常出現(xiàn)常用電源電壓過高或者過低，不能正常供電，但是雙電 源切換裝置卻不能切換到備用電源。專利號為"200420011262. X"的實(shí)用新型專利，公開了一種具有缺 相保護(hù)的單負(fù)載一雙電源切換控制器。該實(shí)用新型專利公開的控制器具 有對三相供電電源的缺相檢測及保護(hù)切換功能，在正常電源發(fā)生故障時(shí) 能自動切換到備用電源繼續(xù)對負(fù)載供電；在電源恢復(fù)正常后能自動進(jìn)行 反切換。能夠滿足低壓供電系統(tǒng)對雙電源切換的技術(shù)要求。但是由于該控制器是通過采用大量的中間繼電器等元器件構(gòu)成，體 積較大，接線煩鎖、可靠性低，推廣使用受到一定限制。 發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的在于提供一種雙電源自動轉(zhuǎn)換開關(guān)的控制裝置，該裝 置具有對三相常用電源的檢測功能，并能根據(jù)用戶的設(shè)定，當(dāng)常用電源 故障時(shí)能自動延時(shí)或瞬間切換到備用電源繼續(xù)對負(fù)載供電，在常用電源 回復(fù)正常后能自動進(jìn)行切換。為達(dá)到上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案是該雙電源自動轉(zhuǎn)換開關(guān)的 控制裝置，包括控制裝置電源電路及參考電壓電路、電壓采集電路、電 壓整定和電壓比較電路、延時(shí)整定和定時(shí)電路、繼電器驅(qū)動電路、電源 狀態(tài)顯示電路。所述的電源電路及參考電壓電路，將常用電源的任兩相相電壓作為 輸入，通過交流變壓器至、整流橋和穩(wěn)壓芯片將380V交流電壓整流為直 流9V，為整個(gè)控制裝置提供電源，參考電壓電路將直流9V電源轉(zhuǎn)換為 3V的參考電壓，為電壓比較電路提供比較基準(zhǔn)電壓。所述的電壓采集電路，將常用電源的三相電壓，經(jīng)過整流濾波轉(zhuǎn)換 為直流電壓，用來監(jiān)視常用電源的狀態(tài)，并根據(jù)電源的故障狀況進(jìn)行切換。所述的電壓整定和電壓比較電路，通過兩個(gè)電位器進(jìn)行過壓和欠壓 的動作值整定，然后將采集的電壓與整定電壓比較，并將比較結(jié)果處理 后輸出控制定時(shí)器和繼電器；當(dāng)輸入信號變化使比較器翻轉(zhuǎn)，比較器輸 出就會反饋到基準(zhǔn)回路里，控制兩個(gè)起開關(guān)作用的三極管，通過變化施 加在比較器基準(zhǔn)端的電壓，從而改變過壓/欠壓比較器的閥值，使比較器 的翻轉(zhuǎn)點(diǎn)發(fā)生偏移，形成了不同于一般的具有較大回差的比較器電路， 解決了電源電壓波動造成的控制裝置輸出不穩(wěn)定難題；所述的延時(shí)整定和定時(shí)電路，包含過壓延時(shí)整定電位器、欠壓延時(shí) 整定電位器和一個(gè)556雙定時(shí)器。當(dāng)發(fā)生過壓和欠壓故障時(shí)，555定時(shí)器 開始計(jì)時(shí)，并根據(jù)過壓和欠壓整定的延時(shí)時(shí)間發(fā)出動作信號，驅(qū)動繼電 器；所述的繼電器驅(qū)動電路，包含三極管驅(qū)動、續(xù)流二極管以及繼電器。 能夠根據(jù)常用電源的狀態(tài)以及用戶整定情況進(jìn)行動作，驅(qū)動執(zhí)行機(jī)構(gòu)進(jìn) 行電源切換。所述的電源狀態(tài)顯示電路，能夠通過發(fā)光二極管顯示常用電源是否 有電，并且能夠指示電源是否過壓、是否欠壓。本發(fā)明的有益效果整個(gè)控制裝置通過優(yōu)化的模擬電路實(shí)現(xiàn)了雙電 源自動轉(zhuǎn)換的邏輯控制功能。能夠在常用電源發(fā)生過壓或欠壓故障時(shí)候， 根據(jù)用戶設(shè)定的延時(shí)時(shí)間，發(fā)出動作指令，通過執(zhí)行機(jī)構(gòu)將電源切換到 備用電源。通過優(yōu)化的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，使得體積較小，外形美觀，界面友好。 整個(gè)控制裝置選擇通用的元器件，成本較低、加工工藝簡單，使用方便， 可靠性較高。具有一定的經(jīng)濟(jì)效益和社會效益。下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對本發(fā)明作比較詳細(xì)的說明。


圖1為本發(fā)明的雙電源自動轉(zhuǎn)換開關(guān)的控制裝置的結(jié)構(gòu)框圖；圖2為本發(fā)明的雙電源自動轉(zhuǎn)換開關(guān)的控制裝置的電源電路及參考電壓電路具體線路圖；圖3為本發(fā)明的雙電源自動轉(zhuǎn)換開關(guān)的控制裝置的電壓采集電路具體線路圖；圖4為本發(fā)明的雙電源自動轉(zhuǎn)換開關(guān)的控制裝置的電壓整定和比較 電路具體線路圖；圖5為本發(fā)明的雙電源自動轉(zhuǎn)換開關(guān)的控制裝置的延時(shí)整定和定時(shí) 電路具體線路圖；圖6為本發(fā)明的雙電源自動轉(zhuǎn)換開關(guān)的控制裝置的繼電器驅(qū)動電路 具體線路圖；圖7為本發(fā)明的雙電源的控制轉(zhuǎn)換開關(guān)的斷相保護(hù)電路具體線路圖； 圖8為本發(fā)明的雙電源自動轉(zhuǎn)換開關(guān)的控制裝置的應(yīng)用實(shí)例電路圖。
具體實(shí)施方式
參照圖1，這是本發(fā)明雙電源自動轉(zhuǎn)換開關(guān)的控制裝置的結(jié)構(gòu)框圖。如圖所示，整個(gè)控制裝置對外的接口輸入為常用電源的輸入端，輸 出為常用電源和備用電源的控制端，與用戶的接口有電壓整定，包括過 壓、欠壓，延時(shí)整定，包括過壓延時(shí)、欠壓延時(shí)?？刂蒲b置首先對接入的常用電源進(jìn)行整流濾波得到工作電源和參 考電源，并對常用電源進(jìn)行處理后得到電壓采集信號和斷相信號，然后 與電壓整定信號和延時(shí)整定信號一起進(jìn)行邏輯處理，通過驅(qū)動電路驅(qū)動 繼電器來控制常用電源和備用電源的切換。參照圖2，這是雙電源自動轉(zhuǎn)換開關(guān)的控制裝置的電源電路及參考 電壓電路具體線路圖。如圖所示，控制裝置的電源取自常用電源的任意兩相，正常工作電 壓為AC380V，然后通過一個(gè)工頻變壓器，將電壓降低，再通過整流橋變 為直流，通過一個(gè)電解電容進(jìn)行濾波，得到一個(gè)低壓的直流電源。再通 過一個(gè)LM317穩(wěn)壓器得到一個(gè)12V的穩(wěn)壓電源，為系統(tǒng)的工作電源。最 后通過一個(gè)參考電壓芯片U4,得到一個(gè)3V的參考電壓，用來與電壓設(shè) 定進(jìn)行比較。參照圖3，這是本發(fā)明的雙電源自動轉(zhuǎn)換開關(guān)的控制裝置的電壓采集 電路具體線路圖。如圖所示，常用電源的三相電壓經(jīng)過限流電阻，通過6個(gè)二極管構(gòu) 成一個(gè)整流電路。其輸出通過電解電容C2的濾波得到三相交流電壓對應(yīng) 的直流電壓，再通過一個(gè)由R4和R5構(gòu)成的電阻分壓電路得到一個(gè)常用 電源的工作電壓對應(yīng)值。參照圖4，這是本發(fā)明的雙電源自動轉(zhuǎn)換開關(guān)的控制裝置的電壓整 定和比較電路具體線路圖。如圖所示，當(dāng)工作電壓正常，沒有超過用戶整定的過壓設(shè)定值，也 沒有低于用戶整定的欠壓設(shè)定值時(shí)，Vwork〈Vovset，運(yùn)算放大器IC1A 輸出為低電平，IC1B輸出為高電平，過壓指示燈滅；Vwork〉Vlvset，運(yùn) 算放大器IC1C輸出低電平，IC1D輸出為高電平，欠壓指示燈滅；通過 運(yùn)算放大器的反饋，Q3截至，Q4導(dǎo)通，R57串入電壓整定電路。當(dāng)工作電壓過壓時(shí)，常用電源的電壓超過了用戶設(shè)定的過壓整定 值，Vwork〉Vovset， Vwork〉Vlvset， IC1A輸出為高電平，IC1B輸出為 低電平，過壓指示燈亮，并將過壓信號分為高低電平兩路送出；IC1C輸 出低電平，IC1D輸出高電平，欠壓指示燈滅；Q3和Q4均截至，將電阻 R57和R58均傳入到整定回路，Vovset和Vlvset均降低，確保了 Vwork〉Vovset，消除了因?yàn)楣ぷ麟妷涸谶^壓臨界點(diǎn)波動造成的控制裝置 抖動的難題。
當(dāng)工作電壓欠壓時(shí)，常用電源的電壓低于用戶設(shè)定的欠壓整定值，Vwork〈Vlvset， Vwork〈Vovset， IC1A輸出低電平，IC1C輸出高電平， IC1B輸出高電平，IC1D輸出低電平，欠壓指示燈亮，過壓指示燈滅； IC1C和IC1D將欠壓的檢測信號分別以高電平和低電平送出；Q3和Q4 均導(dǎo)通，R57和R58均被短路，電壓整定回路的電阻減少，電流加大， Vovset和Vlvset均抬高，保證了 Vwork〈Vlvset， Vwork〈Vovset，消除 了因?yàn)楣ぷ麟妷涸谇穳号R界點(diǎn)波動造成的控制裝置抖動的難題。參照圖5為本發(fā)明的雙電源自動轉(zhuǎn)換開關(guān)的控制裝置的延時(shí)整定和 定時(shí)電路具體線路圖。如圖所示，當(dāng)常用電源發(fā)生過壓故障或者欠壓故障時(shí)候，其低電平 信號會送到與門U1A， U1A輸出低電平，Ql導(dǎo)通，U2定時(shí)器開始工作計(jì) 時(shí)，定時(shí)器的兩個(gè)觸發(fā)端分別與過壓延時(shí)整定和欠壓延時(shí)整定相連。用 戶可以根據(jù)現(xiàn)場應(yīng)用通過電位器RP4和RP3對過壓延時(shí)和欠壓延時(shí)進(jìn)行 整定，當(dāng)過壓延時(shí)時(shí)間到時(shí)，通過芯片U2的10UT引腳輸出一個(gè)高電平 信號，當(dāng)欠壓延時(shí)到時(shí)，通過芯片U2的20UT引腳輸出一個(gè)高電平信號。參照圖6，為本發(fā)明的雙電源自動轉(zhuǎn)換開關(guān)的控制裝置的繼電器驅(qū) 動電路具體線路圖。如圖所示，其中繼電器的常閉觸點(diǎn)71、 72接備用電源的驅(qū)動電路、 常開觸點(diǎn)73、 74接常用電源的驅(qū)動電路。當(dāng)斷相未發(fā)生時(shí)，斷相信號 為常閉。當(dāng)常用電源正常時(shí)，過壓信號和過壓延時(shí)信號為低電平，欠壓和欠 壓延時(shí)信號也為低電平，與門U1B和U1C輸出均為低，Q2導(dǎo)通，常用電 源指示燈亮，繼電器吸合，常閉觸點(diǎn)71、 72斷開，備用電源切除，常 開觸點(diǎn)73、 74閉合，常用電源接入，系統(tǒng)正常工作。當(dāng)常用電源發(fā)生過壓時(shí)，并且過壓延時(shí)時(shí)間到，U1C輸出為高電平，
Q2截至，繼電器釋放，73、 74斷開，常用電源切除，71、 72閉合，備 用電源接入，常用電源指示燈滅，系統(tǒng)轉(zhuǎn)為備用電源工作。當(dāng)常用電源發(fā)生欠壓時(shí)，并且欠壓延時(shí)時(shí)間到，U1B輸出為高電平， Q2截至，繼電器釋放，73、 74斷開，常用電源切除，71、 72閉合，備 用電源接入，常用電源指示燈滅，系統(tǒng)轉(zhuǎn)為備用電源工作。當(dāng)常用電源無電時(shí)，系統(tǒng)沒有工作電源，繼電器釋放，71、 72閉合， 73、 74斷開，備用電源接入，系統(tǒng)轉(zhuǎn)入備用電源工作。當(dāng)常用電源恢復(fù)正常時(shí)，Q2導(dǎo)通，繼電器吸合，常用電源指示燈亮, 常用電源投入工作，系統(tǒng)正常工作。參照圖7，為本發(fā)明的雙電源自動轉(zhuǎn)換開關(guān)的控制裝置的斷相保電 路具體線路圖?？刂蒲b置的斷相保護(hù)機(jī)理如下當(dāng)常用電源三相正常時(shí)，圖中Re兩端有直流電壓，驅(qū)動光耦隔離 導(dǎo)通，送出一個(gè)常閉信號，控制裝置正常工作。當(dāng)常用電源的L1或者L2斷相時(shí)，控制裝置沒有工作電源，繼電器 釋放，備用電源投入運(yùn)行。當(dāng)常用電源的L3相斷相時(shí)，通過限流電阻的選配，Re兩端的電壓 較低，不能驅(qū)動光耦導(dǎo)通，輸出為一個(gè)常開信號，由圖6可知，三極管 Q2不能導(dǎo)通，繼電器釋放，切換到備用電源，從而起到一個(gè)斷相保護(hù)的 作用。如圖8所示，為本發(fā)明的雙電源自動轉(zhuǎn)換開關(guān)的控制裝置的應(yīng)用實(shí) 例電路圖。如圖所示，控制裝置與兩臺控制與保護(hù)開關(guān)CPS —起構(gòu)成了一臺雙 電源自動轉(zhuǎn)換開關(guān)。常用電源的三相電壓輸入Ll、 L2、 L3分別接入控 制裝置VAC3，控制裝置的常閉觸點(diǎn)71、 72與備用電源的控制與保護(hù)開
關(guān)KB0SL串連，同時(shí)串入了常用電源的控制與保護(hù)開關(guān)的常閉觸點(diǎn)31、 32，用來實(shí)現(xiàn)了對備用電源的控制和與常用電源的電氣連鎖；控制裝置 的常開觸點(diǎn)73、 74與常用電源的控制與保護(hù)開關(guān)的控制端串連，同時(shí) 串入了備用電源的常閉觸點(diǎn)，用來實(shí)現(xiàn)對常用電源的控制和與備用電源 的連鎖。兩臺控制與保護(hù)開關(guān)之間增加一個(gè)機(jī)械連鎖，再將兩臺控制與保護(hù) 開關(guān)的輸出連在一起，這樣就構(gòu)成了一臺雙電源自動轉(zhuǎn)換開關(guān)，控制裝 置可以根據(jù)常用電源的狀況，通過控制兩臺控制與保護(hù)開關(guān)，來實(shí)現(xiàn)常 用電源與備用電源的切換功能。雖然本發(fā)明已參照上述的實(shí)施例來描述，但是本技術(shù)領(lǐng)域中的普通 技術(shù)人員，應(yīng)當(dāng)認(rèn)識到以上的實(shí)施例僅是用來說明本發(fā)明，應(yīng)理解其 中可作各種變化和修改而在廣義上沒有脫離本發(fā)明，所以并非作為對 本發(fā)明的限定，只要在本發(fā)明的實(shí)質(zhì)精神范圍內(nèi)，對以上所述的實(shí)施 例的變化、變形都將落入本發(fā)明權(quán)利要求的保護(hù)范圍。
權(quán)利要求
1、一種雙電源自動轉(zhuǎn)換開關(guān)的控制裝置，包括兩片型號為4013的雙主從D觸發(fā)器和一片型號為4001的2輸入與非門連接構(gòu)成的裝置，其特征在于本控制裝置包括電源電路及參考電壓電路、電壓采集電路、電壓整定和電壓比較電路、延時(shí)整定和定時(shí)電路、繼電器驅(qū)動電路、電源狀態(tài)顯示電路；上述電路信號傳遞，首先對接入的常用電源進(jìn)行整流波得到工作電源和參考電源，并對常用電源進(jìn)行處理后得到電壓采集信號和斷相信號，然后與電壓整定信號和延時(shí)整定信號一起進(jìn)行邏輯處理，通過驅(qū)動電路驅(qū)動繼電器來控制常用電源和備用電源的切換。
2、 如權(quán)利要求1所述的雙電源自動轉(zhuǎn)換開關(guān)的控制裝置，其特征 在于所述的電源電路及參考電壓電路，電源取自常用電源的任意兩相，將工作電壓降壓、整流，變?yōu)橹绷?，再通過濾波，得到直流電源，再通過一個(gè)LM317穩(wěn)壓器得到一個(gè)12V的穩(wěn)壓電源，最后通過一個(gè)參考電壓 芯片U4，得到一個(gè)3V的參考電壓，用來與電壓設(shè)定進(jìn)行比較。
3、 如權(quán)利要求1所述的雙電源自動轉(zhuǎn)換開關(guān)的控制裝置，其特征 在于所述的電壓采集電路，將三相電壓經(jīng)過限流電阻，通過6個(gè)二極 管構(gòu)成一個(gè)整流電路，其輸出通過電解電容C2的濾波得到三相交流電 壓對應(yīng)的直流電壓，再通過一個(gè)由R4和R5構(gòu)成的電阻分壓電路得到一 個(gè)常用電源的工作電壓對應(yīng)值。
4、如權(quán)利要求l所述的雙電源自動轉(zhuǎn)換開關(guān)的控制裝置，其特征在 于所述的電壓整定和電壓比較電路，包含過壓延時(shí)整定電位器、欠壓 延時(shí)整定電位器和一個(gè)556雙定時(shí)器，當(dāng)發(fā)生過壓和欠壓故障時(shí)，556定 時(shí)器開始計(jì)時(shí)，并根據(jù)過壓和欠壓整定的延時(shí)時(shí)間發(fā)出動作信號，驅(qū)動 繼電器；比較器輸出就會反饋到基準(zhǔn)回路里，控制三極管，改變施加在 比較器基準(zhǔn)端的電壓，從而改變過壓/欠壓比較器的閥值，使比較器的翻 轉(zhuǎn)點(diǎn)發(fā)生偏移，形成具有較大回差的比較器電路。
5、 如權(quán)利要求l所述的雙電源自動轉(zhuǎn)換開關(guān)的控制裝置，其特征在于所述的繼電器驅(qū)動電路，包含三極管驅(qū)動、續(xù)流二極管以及繼電器, 根據(jù)常用電源的狀態(tài)以及用戶整定情況進(jìn)行動作，驅(qū)動執(zhí)行機(jī)構(gòu)進(jìn)行電 源切換。
6、 如權(quán)利要求l所述的雙電源自動轉(zhuǎn)換開關(guān)的控制裝置，其特征在 于所述的延時(shí)整定和定時(shí)電路，包含過壓延時(shí)整定電位器、欠壓延時(shí) 整定電位器和一個(gè)555定時(shí)器，當(dāng)發(fā)生過壓和欠壓故障時(shí)，555定時(shí)器開 始計(jì)時(shí)，并根據(jù)過壓和欠壓整定的延時(shí)時(shí)間發(fā)出動作信號，驅(qū)動繼電器。
7、 如權(quán)利要求l所述的雙電源自動轉(zhuǎn)換開關(guān)的控制裝置，其特征在 于所述的電源狀態(tài)顯示電路，通過發(fā)光二極管顯示常用電源是否有電， 并且能夠指示電源是否過壓、是否欠壓。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種雙電源自動轉(zhuǎn)換開關(guān)的控制裝置，包括控制裝置電源電路及參考電壓電路、電壓采集電路、電壓整定和電壓比較電路、延時(shí)整定和定時(shí)電路、繼電器驅(qū)動電路、電源狀態(tài)顯示電路。整個(gè)控制裝置通過優(yōu)化的模擬電路實(shí)現(xiàn)了雙電源自動轉(zhuǎn)換的邏輯控制功能。能夠在常用電源發(fā)生過壓或欠壓故障時(shí)候，根據(jù)用戶設(shè)定的延時(shí)時(shí)間，發(fā)出動作指令，通過執(zhí)行機(jī)構(gòu)將電源切換到備用電源。通過比較輸出反饋電路解決了當(dāng)常用電壓在過壓欠壓臨界點(diǎn)波動時(shí)，輸出繼電器的波動問題。同時(shí)用戶可以根據(jù)現(xiàn)場使用情況，進(jìn)行過壓、欠壓、過壓延時(shí)以及欠壓延時(shí)的整定。能夠完全滿足現(xiàn)場的雙電源自動切換的各種需求。
文檔編號H02J9/06GK101162850SQ20071004616
公開日2008年4月16日 申請日期2007年9月20日 優(yōu)先權(quán)日2007年9月20日
發(fā)明者屠瑜權(quán), 諒 朱, 郭其一, 黃世澤 申請人:浙江中凱電器有限公司