专利名称：一种交流电源智能稳压控制装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及电子控制技术领域中的通用稳压电源的控制与监测，特别涉及一种交流电源智能稳压控制装置。
背景技术：
目前生产的交流稳压电源的稳压方式通常是单一的固定稳压输出，不能适应可变输出电压的需求，也没有任何对现有稳压电源进行改造的通用控制板，目前的稳压电源产品智能化程度低，保护参数在生产使用过程中不容易更改，并且调试不方便。目前也有通用开关电源稳压控制装置技术方案，例如，专利号为200620147140.2的专利公开了一种通用开关电源稳压控制装置，仅适用于开关电源，并且难以改变其控制参数，不具备智能化。
发明内容
为了克服上述背景技术的缺陷，本发明提供一种通用的低成本、小体积、高性能、高可靠的通用智能交流电源智能稳压控制装置，具有同相控制、反相控制、同相叠加控制三种工作模式，与具体的稳压电源配合使用时，根据具体的产品选择其中的一种工作模式。普通稳压电源与该控制板配合使用即可使产品的灵活性大大加强，从而使稳压电源能适用于照明节能、电机节能、恒温控制等领域。它可以将稳压电源配置成按曲线稳压或固定稳压的稳压工作方式，特别适合那些对于需要按曲线进行稳压或希望电压稳定值能够方便调节的场合，它甚至可以提高原稳压电源的稳压性能。通过使用该调压控制板，便可将普通稳压电源升级到高档智能稳压电源，用户可通过计算机方便地查看或重新配置各种参数，并能够通过网络实现远程控制或集中监控。为了实现上述目的，本发明提供以下技术方案:一种交流电源智能稳压控制装置，包括以下硬件电路:电源:为调压控制板提供直流工作电源；智能单元:内含程序存储器、非易失性可擦写存储器、AD转换电路；输入接口:数字量或模拟量的输入通道，与智能单元相连，输出电压接口与有效值转换单元相连；有效值转换单元:将输入电压电流转换为可供ADC使用的直流电压，与智能单元相连；通讯接口单元:用于与外部通讯，与智能单元相连；输出调压单元:用于对输出的控制量进行变换，与智能单元相连；指示与告警单元:用于声光告警信号输出，与智能单元相连。作为本发明的优选技术方案，所述交流电源智能稳压控制装置还包括功能扩展接口和编程接口，所述功能扩展接口和所述编程接口均与智能单元连接。作为本发明的优选技术方案，所述有效值转换单元将交流电源转化成直流电源。
作为本发明的优选技术方案，所述智能单元通过软件，根据工作模式，选择合适的PID算法进行控制。作为本发明的优选技术方案，所述智能单元通过所述编程接口进行参数设置。作为本发明的优选技术方案，交流电源智能稳压电源控制装置可通过网络进行远程监控。作为本发明的优选技术方案，输出调压单元由电阻、电容、放大器组成，在控制板内部与智能单元相连，在控制板外部与稳压电源原有的稳压信号相连。本发明所带来的有益效果是:(I)智能单元将所计算的输出电压曲线当时的理论值与检测到的输出电压实际值进行比较，通过输出调压单元能将稳压电源的输出电压稳定在工作曲线上；当工作曲线为直线时，便是普通的稳压器，输出电压是设定的固定值，此为本发明的特例。(2)能动态调整输出电压的稳压值，因而能用于节能设备、恒温加热设备等。(3)通过通讯接口单元，用户可以方便地进行电压、电流、频率等工作参数的远程控制或集中监控；可以远程查看或配置输出电压曲线以及其它工作参数。(4)在智能单元中采用FLASH或EEPROM之类的存储器保存数据，设定的工作参数在停电的情况下仍然不会丢失。(5)有电压、电流、频率超出允许范围的声光报警指示，并能通过功能扩展接口扩展产品的功能。(6)智能调压控制板成本低、体积小、性能优、可靠性高，且具有同相控制、反相控制、同相叠加控制三种工作模式可选，因而它适用于任何交流稳压电源升级。
图1是本发明的电路原理方框图。图2是实施例的电源供电电路原理图。图3是实施例有效值转换单元的电路原理图。图4是实施例智能单元及相关单元的电路原理图。
具体实施例方式下面结合附图对本发明的较佳实施例进行详细阐述，以使本发明的优点和特征能更易于被本领域技术人员理解，从而对本发明的保护范围做出更为清楚明确的界定。如图1所示，一种交流电源智能稳压控制装置，电源1、智能单元2、输入接口 3、功能扩展接口 4、编程接口 5、有效值转换单元6、通讯接口单元7、输出调压单元8、指示与告警单元9。智能单元2分别与输入接口 3、功能扩展接口 4、编程接口 5、有效值转换单元6、通讯接口单元7、输出调压单元8、指示与告警单元9构成电气连接，电源I为整个电路板提供直流工作电压和电流，与相关的部分构成电气连接。智能单元在上述相关电路及软件的调度下，构成了交流电源智能稳压控制装置。如图2所示，电源I由插座CZ3、集成稳压块U9、电容Cl、C2、C3、C4、C14、C15等元器件组成，与电路的其它部分构成电气连接，为相关部分提供工作电源。从CZ3输入+9V和-9V直流电压，其中的+9V电压经U9(型号为LM7805)稳压后输出5V电压，再经Ul (型号为LD1117S33C)稳压后输出3.3V，为单片机及相关电路供电。电阻Rl和发光二极管Dll是+9V电源的电压状态指示，电阻R2和发光二极管D12是一 9V电源的电压状态指示。电阻R4、电容C5给智能单元提供上电复位信号。如图3所示，有效值转换单元6由插座CZ1、CZ2、隔离降压变压器T 1、双路有效值转换模块U3 (型号为V1-2C)，以及相关的电阻、电位器等元器件组成，与智能单元2构成电气连接。CZl的输入接外部的电流互感器的输出，R20是电流取样电阻，通过R21和RP2送入U3，从U3的第9脚输出采样电流的直流信号，供AD转换使用。CZ2的输入接稳压电源的输出电压，通过变压器Tl进行降压，通过R23、R24和RPl送入U3，从U3的第10脚输出采样电压的直流信号，供AD转换使用。CZ1、CZ2属于输入接口 3，其中CZ2是输出电压接口。如图4所示，智能单元2由高速、高性能单片机U3构成，型号为C8051F310，其内部集成有振荡器、在系统可编程的FLASH存储器、JTAG调试电路、温度传感器、多达21路的模数转换电路(ADC)、四个通用16位定时器/计数器、硬件SMBus (I2C兼容)、UART串口、PCA模块等，它是本控制板的核心控制器件。电阻R45、稳压管D21、电容C6组成稳压电路，与单片机构成电气连接，给单片机的AD转换电路提供稳定的电压基准信号。电容C21、C22、晶体Yl与单片机U3内部的相关电路产生振荡信号，作为单片机的系统时钟。编程接口 5由插座CZ8、电阻R18组成，与单片机构成电气连接。单片机通过此接口进行仿真、编程操作，如果通过独立的设备对智能单元2编程，则此接口可以省略。通讯接口单元7由插座025、电阻1 36、1 37、1 38、1 39、光电耦合器价、邯组成，与单片机构成电气连接。CZ5的第2、3引脚分别为数据接收引脚和数据发送引脚，第1、4引脚为通讯用电源。单片机通过此接口 与计算机串口或GPRS/CDMA模块连接，以便通过计算机对稳压电源进行直接监控或无线远程监控。指示与告警单元9由发光二极管Dl D6、电阻RlO R15、R27、R28、三极管V1、
电容CU、蜂鸣器FMl组成，与单片机构成电气连接。当检测到过压、欠压、过电流等故障时，单片机P2.7引脚输出高电平，通过三极管驱动FMl发声，作为故障时的声音信号指示，D6为故障时的光信号指示。电阻R5、R6、跳线器JPl用作外部控制的功能扩展，单片机通过判断JPl的短路或开路状态来执行不同的功能。电阻R7 R9、跳线器JP2用作相地址信号选择，当三相稳压电源使用三块相同的智能控制板时，单片机通过JP2的短路或开路状态来确定与相应的控制板通信。插座CZ4是节能信号的输入插座，通过电阻R29 R30给单片机提供信号，单片机根据此信号按曲线输出节能电压。输出调压单元8由插座CZ6、电阻R17、R42 R44、R49、R50、电容C6、C13、C19、放
大器U4B组成，与单片机构成电气连接。单片机输出的信号经滤波并变换后通过CZ6控制稳压电源进行稳压。电阻R32、R33 R35、放大器U4A与单片机构成电气连接，给单片机提供测量交流电源频率的输入信号。功能扩展接口单元4由插座CZ7、电阻R51 R55组成，与单片机构成电气连接。用于扩展智能调压控制板的功能，可通过CZ7输入或输出数字量或模拟量信号，在不改变调压控制板硬件的情况下，只需修改软件，即可实现其功能的扩展，例如将相关数据输出到LCD或LED显示，或进行其它的输入输出操作功能扩展。图4中网络编号分别与图2或图3中的对应的网络编号相连接。本发明所述实施例的工作原理是:通过有效值转换单元6将稳压电源的输出电压的有效值线性地转换为直流电压，此电压经智能单元2控制的ADC转换为数字量后，作为检测到的输出电压实际值；智能单元2在控制软件的调度下，将所计算的输出电压曲线当时的理论值与检测到的输出电压实际值进行比较，根据当前选用的工作模式以及PID算法确定输出的控制量；通过输出调压单元8对输出的控制量进行变换，然后控制稳压电源进行稳压，从而将稳压电源的输出电压稳定在工作曲线上；通过通讯接口单元7实现远程控制或集中监控等功能。单片机在上述相关电路及软件的调度下，构成了可以按曲线稳压的、各种工作参数均能方便查看或配置的交流电源智能稳压控制装置。交流电源智能稳压控制装置既可以是单相的，也可以是三相的。三相电路具有三组结构基本相同的单相电路，三相独立控制，以保证在三相负载不平衡时稳压电源系统仍能输出平衡的三相电压。智能单元2通过编程接口进行编程，如果需要扩展智能调压控制板的功能，可通过功能扩展接口输入或输出数字量或模拟量信号，一般不需要改变硬件，只需修改软件，在软件的控制下实现其功能的扩展。计算机通过通讯接口单元7给智能单元发送相应的指令，可以方便地读取或重新配置各种参数。通讯方式可以是直接与智能单元2相连的方式，也可以是通过有线网络或无线网络远程通讯方式。输出调压单元8由电阻、电容、放大器组成，在控制板内部与智能单元相连，在控制板外部与稳压电源原有的稳压信号相连，其作用是对输出的控制量进行变换，以便与稳压电源的控制信号相匹配。以上所述，仅为本发明的具体实施方式
，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本领域的技术人员在本发明所揭露的技术范围内，可不经过创造性劳动想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的的保护范围应该以权利要求书所限定的保护范围为准。
权利要求
1.一种交流电源智能稳压控制装置，其特征在于，包括以下硬件电路: 电源(I):为调压控制板提供直流工作电源； 智能单元(2):内含程序存储器、非易失性可擦写存储器、AD转换电路； 输入接口⑶:数字量或模拟量的输入通道，与智能单元⑵相连，输出电压接口与有效值转换单元(6)相连； 有效值转换单元￠):将输入电压电流转换为可供ADC使用的直流电压，与智能单元(2)相连； 通讯接口单元(7):用于与外部通讯，与智能单元(2)相连； 输出调压单元(8):用于对输出的控制量进行变换，与智能单元(2)相连； 指示与告警单元(9):用于声光告警信号输出，与智能单元(2)相连。
2.根据权利要求1所述的一种交流电源智能稳压控制装置，其特征是所述交流电源智能稳压控制装置还包括功能扩展接口(4)和编程接口(5)，所述功能扩展接口(4)和所述编程接口(5)均与智能单元(2)连接。
3.根据权利要求1所述的一种交流电源智能稳压控制装置，其特征是所述有效值转换单元(6)将交流电源转化成直流电源。
4.根据权利要求1所述的一种交流电源智能稳压控制装置，其特征是所述智能单元通过软件，根据工作模式，选择合适的PID算法进行控制。
5.根据权利要求1所述的一种交流电源智能稳压控制装置，其特征是所述智能单元(2)通过所述编程接口(5)进行参数设置。
6.根据权利要求1所述的一种交流电源智能稳压控制装置，其特征是交流电源智能稳压电源控制装置可通过网络进行远程监控。
7.根据权利要求1所述的一种交流电源智能稳压控制装置，其特征是输出调压单元(8)由电阻、电容、放大器组成，在控制板内部与智能单元(2)相连，在控制板外部与稳压电源原有的稳压信号相连。
全文摘要
本发明提供一种交流电源智能稳压控制装置，包括电源、智能单元、输入接口、有效值转换单元、通讯接口单元、输出调压单元以及指示与告警单元，其具有同相控制、反相控制、同相叠加控制三种工作模式，普通稳压电源与该控制板配合使用可加强产品的灵活性，可提高稳压电源的稳压性。本发明所述装置可以将稳压电源配置成按曲线稳压或固定稳压的稳压工作方式，适合那些对于需要按曲线进行稳压或希望电压稳定值能够方便调节的场合；通过使用该调压控制板，便可将普通稳压电源升级到高档智能稳压电源，用户可通过计算机方便地查看或重新配置各种参数，并能够通过网络实现远程控制或集中监控。
文档编号H02M5/06GK103208928SQ20121000815
公开日2013年7月17日 申请日期2012年1月12日 优先权日2012年1月12日
发明者沈旭, 涂金龙 申请人:南京交通职业技术学院