一種雙電源切換裝置制造方法
【專利摘要】本實用新型屬于配電控制裝置【技術領域】，公開了一種雙電源切換裝置。該裝置包括用于隔離主電源和備用電源的輸入信號隔離變換電路，用于實現(xiàn)主電源和備用電源參數(shù)采集、監(jiān)測，控制主電源和備用電源切換，監(jiān)測主電源、備用電源切換單元功能的MCU控制單元；還包括與MCU控制單元電連接的主備斷路器反饋單元、同期控制合閘單元，以及主電源、備用電源切換單元。本實用新型具有高度集成性，高度可靠性，簡單可靠，響應速度快的特點；不僅實現(xiàn)了主電源與備用電源之間的無間斷切換而且具有高抗干擾性能，高低壓側采用互感器完全隔離；外部輸入輸出采用繼電器，光耦完全隔離；MCU數(shù)字電路高度集成；外圍相關電路簡單，具有多重抗干擾容錯能力。
【專利說明】一種雙電源切換裝置

【技術領域】
[0001 ] 本實用新型屬于配電控制裝置【技術領域】，具體涉及一種雙電源切換裝置。

【背景技術】
[0002]廠用電低壓系統(tǒng)中的雙電源切換裝置，其主要作用是在工作電源發(fā)生事故時實現(xiàn)備用電源與主電源之間的切換。
[0003]目前，常用的廠用電低壓系統(tǒng)的雙電源切換方案是在隔離故障電源(工作電源)之后，檢測到母線無壓，然后再啟動雙電源切換合閘。其缺點是可能導致?lián)p失一部分負荷，且不利于系統(tǒng)穩(wěn)定。
[0004]當備用電源為孤網(wǎng)運行的小電源時，由于系統(tǒng)不同步，切換可能導致較長時間的停電，另外，現(xiàn)有的切換裝置在執(zhí)行事故切換和不正常切換功能時，只能實現(xiàn)主電源向備用電源的單相切換，不能滿足目前主流的主電源與備用電源互為備用的應用要求。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本實用新型的目的是克服現(xiàn)有技術中主電源和備用電源切換是會損失一部分負荷，穩(wěn)定性差，且有可能導致較長時間斷電以及只能進行主電源向備用電源的單相切換，不能滿足目前主流的主電源與備用電源互為備用問題。
[0006]為此，本實用新型提供了一種雙電源切換裝置，包括用于隔離主電源和備用電源的輸入信號隔離變換電路，用于實現(xiàn)主電源和備用電源參數(shù)采集、監(jiān)測，控制主電源和備用電源切換，監(jiān)測主電源、備用電源切換單元功能的MCU控制單元，還包括與MCU控制單元電連接的主備斷路器反饋單元、同期控制合閘單元，以及主電源、備用電源切換單元。
[0007]上述主電源的電壓信號經(jīng)過電壓檢測電路進行互感、隔離后分為兩路信號，一路繼續(xù)經(jīng)放大、濾波處理后，最后進入MCU控制單元經(jīng)A/D模數(shù)轉換后進行數(shù)據(jù)采集，用于電壓有效值和相位得計算；另一路經(jīng)過零比較變換為方波信號，再送入MCU控制單元，用于進行相序與頻率的測量；所述備用電源的電壓信號經(jīng)過電壓檢測電路進行互感、隔離后分為兩路信號，一路繼續(xù)經(jīng)放大、濾波處理后，最后進入MCU控制單元經(jīng)A/D模數(shù)轉換后進行數(shù)據(jù)采集，用于電壓有效值和相位的計算；另一路經(jīng)過零比較變換為方波信號，再送入MCU控制單元，用于進行相序與頻率的測量。
[0008]上述主電源斷路器反饋單元的主電源斷路器反饋信號經(jīng)過光電隔離后輸入MCU控制單元；所述備用電源斷路器反饋單元的主電源斷路器反饋信號經(jīng)過光電隔離后輸入MCU控制單元。
[0009]上述同期控制合閘單元包括有同期閉鎖單元，用于實現(xiàn)主電源與備用電源的無間斷切換。
[0010]上述主電源、備用電源切換單元是通過繼電器實現(xiàn)控制主電源或者備用電源的斷路器分閘與合閘。
[0011]上述MCU控制單元還連接有用于輸入控制指令的鍵盤和顯示信息的顯示屏；MCU還設置有通信接口用于實現(xiàn)與上端計算機組網(wǎng)管理、信息交互。
[0012]本實用新型的有益效果:本實用新型提供的這種雙電源切換裝置，具有如下優(yōu)占-
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[0013]1、采用單MCU核心結構:MCU是本裝置的主要核心部件，處理模擬信號檢測和數(shù)字信號輸入輸出檢測，以及裝置的實時工作狀態(tài)；同時，液晶顯示與矩陣鍵盤功能相互配合，完成人機對話的處理和系統(tǒng)相關信息的顯示功能。采用單MCU結構，保證了裝置的高度集成性，高度可靠性；MCU內(nèi)部各個主要功能模塊功能專一，主次分明，相互關系簡單可靠，各模塊并行工作，實現(xiàn)任務的快速響應。
[0014]2、友好的圖形化人機對話界面:液晶點陣顯示屏，矩陣鍵盤輸入，全中文顯示界面，得參數(shù)設置，數(shù)據(jù)顯示更加便捷、直觀。
[0015]3、設置有同期控制合閘單元:先將工作電源與待切換電源進行同期合閘，并列之后再斷開原工作電源，實現(xiàn)無間斷的雙電源切換。
[0016]4、高抗干擾性能:高低壓側采用互感器完全隔離；外部輸入輸出采用繼電器，光率禹完全隔尚;MCU數(shù)字電路聞度集成；外圍相關電路簡單，具有多重抗干擾容錯能力。
[0017]以下將結合附圖對本實用新型做進一步詳細說明。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0018]圖1是雙電源切換裝置示意圖。
[0019]圖2是相序檢測電路。
[0020]圖3是電壓檢測電路。
[0021]圖4是斷路器狀態(tài)檢測電路。
[0022]圖5是電源相位電路圖。
[0023]圖6是同期閉鎖電路圖。
[0024]圖7是電源合閘信號電路圖。

【具體實施方式】
[0025]實施例1:
[0026]為了解決現(xiàn)有技術中主電源和備用電源切換是會損失一部分負荷，穩(wěn)定性差，且有可能導致較長時間斷電以及只能進行主電源向備用電源的單相切換，不能滿足目前主流的主電源與備用電源互為備用問題。
[0027]為此，本實用新型提供了一種雙電源切換裝置，包括用于隔離主電源和備用電源的輸入信號隔離變換電路，用于實現(xiàn)主電源和備用電源參數(shù)采集、監(jiān)測，控制主電源和備用電源切換，監(jiān)測主電源、備用電源切換單元功能的MCU控制單元，還包括與MCU控制單元電連接的主備斷路器反饋單元、同期控制合閘單元，以及主電源、備用電源切換單元。
[0028]上述主電源的電壓信號經(jīng)過電壓檢測電路進行互感、隔離后分為兩路信號，一路繼續(xù)經(jīng)放大、濾波處理后，最后進入MCU控制單元經(jīng)A/D模數(shù)轉換后進行數(shù)據(jù)采集，用于電壓有效值和相位的計算；另一路經(jīng)過零比較變換為方波信號，再送入MCU控制單元，用于進行相序與頻率的測量；所述備用電源的電壓信號經(jīng)過電壓檢測電路進行互感、隔離后分為兩路信號，一路繼續(xù)經(jīng)放大、濾波處理后，最后進入MCU控制單元經(jīng)A/D模數(shù)轉換后進行數(shù)據(jù)采集，用于電壓有效值和相位的計算；另一路經(jīng)過零比較變換為方波信號，再送入MCU控制單元，用于進行相序與頻率的測量。
[0029]上述主電源斷路器反饋單元的主電源斷路器反饋信號經(jīng)過光電隔離后輸入MCU控制單元；所述備用電源斷路器反饋單元的主電源斷路器反饋信號經(jīng)過光電隔離后輸入MCU控制單元。
[0030]上述同期控制合閘單元包括有同期閉鎖單元，用于實現(xiàn)主電源與備用電源的無間斷切換。
[0031]上述主電源、備用電源切換單元是通過繼電器實現(xiàn)控制主電源或者備用電源的斷路器分閘與合閘。
[0032]上述MCU控制單元還連接有用于輸入控制指令的鍵盤和顯示信息的顯示屏；MCU還設置有通信接口用于實現(xiàn)與上端計算機組網(wǎng)管理、信息交互。
[0033]實施例2:
[0034]本方案所提供的雙電源切換裝置，采用的是ATMEL公司的AVR系列高速MCU，內(nèi)部集成了數(shù)據(jù)RAM和程序R0M，具有UART、I2C、SPI多種通訊接口，10位的A/D模數(shù)轉換模塊。
[0035]如圖1所示的主電源2和備用電源3的電壓信號經(jīng)過互感器后，分別經(jīng)過的隔離整形4和隔離整形5隔離后，送入放大濾波電路6和放大濾波電路7，最后進入MCUl的A/D模數(shù)轉換模塊進行數(shù)據(jù)采集，每個正弦波周期采集256個點后，進行有效值與相位的計算。同時，隔離整形4和隔離整形5隔離后的信號再由轉換方波8和轉換方波9經(jīng)過零比較后整成方波，再送入MCU 1，進行相序與頻率的測量。
[0036]MCUl在計算得出主電源2與備用電源3的電壓，頻率，相序，相位差等相關信息后，在根據(jù)用戶配置的相關參數(shù)進行邏輯判斷，確定是否需要切換等操作。
[0037]自投自復操作:當主電源2正常時，無論備用電源3有無與否，MCUI將發(fā)送命令斷路器合閘信號17，使主電源2閉合，備用電源斷開。
[0038]當主電源2故障，而備用電源3正常時，MCU I將發(fā)送命令驅動同期單元15，當兩路電源的電壓差，相位差，頻差都滿足條件時，同期單元15將發(fā)送備用電源合3閘命令，經(jīng)過同期閉鎖單元16之后，發(fā)出備用電源斷路器合閘信號17，驅動備用電源斷路器合閘，實現(xiàn)并網(wǎng)操作。當備用電源3斷路器成功合閘之后，備用電源斷路器反饋信號14經(jīng)由光電隔離單元13進入MCU 1,MCU I收到備用電源斷路器成功合閘信號后，將驅動繼電器輸出18，使主電源斷路器分閘，從而實現(xiàn)了不間斷供電的雙電源切換操作。
[0039]當主電源2恢復正常之后，MCU I將發(fā)送命令驅動同期單元15，當兩路電源的電壓差，相位差，頻差都滿足條件時，同期單元15將發(fā)送主電源合閘命令，經(jīng)過同期閉鎖單元16之后，發(fā)出主電源斷路器合閘信號17，驅動主電源斷路器合閘，實現(xiàn)并網(wǎng)操作。當主電源斷路器成功合閘之后，主電源斷路器反饋信號14經(jīng)由光電隔離單元13進入MCU I, MCU I收到主電源斷路器成功合閘信號后，將驅動繼電器輸出18，使備用電源斷路器分閘，從而實現(xiàn)了不間斷供電的雙電源切換操作。
[0040]當主電源2和備用電源3都故障時，MCU I則根據(jù)用戶的參數(shù)設置，保持此時狀態(tài)或是將主電源和備用電源斷路器都斷開。
[0041]實施例3:
[0042]如圖2所示為相序檢測電路，采用的是以TLP521-1為核心的光耦隔離放大技術，即通過兩個10K的電阻分壓，然后接入光耦的輸入端，當輸入端加電信號時發(fā)光器發(fā)出光線，受光器接受光線之后就產(chǎn)生光電流，從輸出端流出，從而實現(xiàn)了“電一光一電”轉換；其優(yōu)點是信號單向傳輸，輸入端與輸出端完全實現(xiàn)了電氣隔離，輸出信號對輸入端無影響，抗干擾能力強，工作穩(wěn)定，無觸點，使用壽命長，傳輸效率高。
[0043]圖3為電壓檢測電路，電壓經(jīng)過經(jīng)過互感隔離后分為兩路信號輸出，進行不同的變換從而實現(xiàn)不同參數(shù)的采集于計算:一路繼續(xù)經(jīng)放大、濾波處理后，最后進入MCU控制單元經(jīng)A/D模數(shù)轉換后進行數(shù)據(jù)采集，用于電壓有效值和相位的計算；另一路經(jīng)過零比較變換為方波信號，再送入MCU控制單元，用于進行相序與頻率的測量。
[0044]圖4為斷路器狀態(tài)檢測電路，通過核心元件TLP521-4實現(xiàn)光電耦合，在斷路器斷開時監(jiān)測到的高電平，閉合時檢測到低電平；實現(xiàn)對斷路器的狀態(tài)監(jiān)測。
[0045]圖5為電源相位圖，主電源和備用電源的相位各通過一路圖5所示的電路UJTl端輸出至圖6所示的同期閉鎖電路。
[0046]圖7為主電源和備用電源的合閘信號電路圖，通過MCU控制單元控制兩路該電路以達到主電源和備用電源的合閘控制。
[0047]以上電路圖所采用的電路元器件型號、參數(shù)均在圖中已經(jīng)給出，對于本領域技術人員可以對照附圖搭建電路圖，從而實現(xiàn)電路功能，電路的連接這里不再詳述。
[0048]以上例舉僅僅是對本實用新型的舉例說明，并不構成對本實用新型的保護范圍的限制，凡是與本實用新型相同或相似的設計均屬于本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。
【權利要求】
1.一種雙電源切換裝置，包括用于隔離主電源和備用電源的輸入信號隔離變換電路，用于實現(xiàn)主電源和備用電源參數(shù)采集、監(jiān)測，控制主電源和備用電源切換，監(jiān)測主電源、備用電源切換單元功能的MCU控制單元，其特征在于:還包括與MCU控制單元電連接的主備斷路器反饋單元、同期控制合閘單元，以及主電源、備用電源切換單元。
2.如權利要求1所述的雙電源切換裝置，其特征在于:所述主電源的電壓信號經(jīng)過電壓檢測電路進行互感、隔離后分為兩路信號，一路繼續(xù)經(jīng)放大、濾波處理后，最后進入MCU控制單元經(jīng)A/D模數(shù)轉換后進行數(shù)據(jù)采集，用于電壓有效值和相位的計算；另一路經(jīng)過零比較變換為方波信號，再送入MCU控制單元，用于進行相序與頻率的測量；所述備用電源的電壓信號經(jīng)過電壓檢測電路進行互感、隔離后分為兩路信號，一路繼續(xù)經(jīng)放大、濾波處理后，最后進入MCU控制單元經(jīng)A/D模數(shù)轉換后進行數(shù)據(jù)采集，用于電壓有效值和相位的計算；另一路經(jīng)過零比較變換為方波信號，再送入MCU控制單元，用于進行相序與頻率的測量。
3.如權利要求1所述的雙電源切換裝置，其特征在于:所述主電源斷路器反饋單元的主電源斷路器反饋信號經(jīng)過光電隔離后輸入MCU控制單元；所述備用電源斷路器反饋單元的主電源斷路器反饋信號經(jīng)過光電隔離后輸入MCU控制單元。
4.如權利要求1所述的雙電源切換裝置，其特征在于:所述同期控制合閘單元包括有同期閉鎖單元，用于實現(xiàn)主電源與備用電源的無間斷切換。
5.如權利要求1所述的雙電源切換裝置，其特征在于:所述主電源、備用電源切換單元是通過繼電器實現(xiàn)控制主電源或者備用電源的斷路器分閘與合閘。
6.如權利要求1所述的雙電源切換裝置，其特征在于:所述MCU控制單元還連接有用于輸入控制指令的鍵盤和顯示信息的顯示屏；MCU還設置有通信接口用于實現(xiàn)與上端計算機組網(wǎng)管理、信息交互。
【文檔編號】H02J9/06GK204103589SQ201420522542
【公開日】2015年1月14日 申請日期:2014年9月11日 優(yōu)先權日:2014年9月11日
【發(fā)明者】鄭程遙 申請人:鄭程遙