变频工频在线切换装置制造方法
【专利摘要】本实用新型的变频工频在线切换装置，它包括电源模块、处理模块、EEPROM、输出模块、信号采集模块、开关信号输入电路、显示模块，处理模块包括中央处理器和两路RS485通信电路，两路RS485通信电路分别电连接到中央处理器上；信号采集模块包括4路信号采集电路，他们均连接到中央处理器上；所述的开关信号输入电路和EEPROM分别电连接到中央处理器上；所述的输出模块包括连接到中央处理器上的两路继电器输出模块；所述的显示模块包括显示电路和显示屏；所述的电源模块为整个装置提供3路5V电力供应。本实用新型实时采集变频的信号，通过PLC的控制，实现了变频器工变频状态的低压启动和软切换。
【专利说明】变频工频在线切换装置
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及一种切换器，尤其涉及一种变频工频在线切换装置。
【背景技术】
[0002]电机从变频状态转换为工频状态时，大多采用直接切换，由于变频状态时变频器的输出波形相位与工频交流电之间的相位不相同，会造成很大的瞬间冲击电流，对供电电网、供电设备、电机都有很大的影响，虽然目前市面上也有切换控制器，但是这些切换控制器仅仅能够实现状态切换，不能实现对某一台变频器的专门跟踪和控制。
【发明内容】
[0003]为解决上述现有技术中的缺陷，本实用新型提供了变频工频在线切换装置，解决了切换过程中产生冲击电流的问题，并且能够实现对变频器变频状态的显示和控制。
[0004]为解决上述技术问题，本实用新型方案包括:变频工频在线切换装置，其特征在于，包括电源模块、处理模块、EEPROM、输出模块、信号米集模块、开关信号输入电路、显不模块，所述的处理模块包括中央处理器和通信模块，所述的通信模块包括两路RS485通信电路，所述的两路RS485通信电路分别电连接到中央处理器上；所述的信号采集模块包括4路信号采集电路，所述的4路信号采集电路分别连接到中央处理器上；所述的开关信号输入电路和EEPROM分别电连接到中央处理器上；所述的输出模块包括两路继电器输出模块，所述的两路继电器输出模块分别电连接到中央处理器上；所述的显示模块包括显示电路和显示屏，所述的显示电路分别连接中央处理器和显示屏；所述的电源模块为整个装置提供3路5V电力供应。
[0005]进一步的，所述的显示屏采用3.2寸的TFT液晶显示器。
[0006]进一步的，所述的中央处理器采用32位ARM芯片STM32F103。
[0007]进一步的，所述的电源模块包括变压器T、整流滤波电路、RCD电路、反馈发射电路、反馈接收电路、第一电压输出电路、第二电压输出电路和第三电压输出电路，所述的整流滤波电路的输入端通过扼流线圈连接到220V交流电源上，整流滤波电路的输出端与RCD电路的输入端连接，反馈接收电路、第一电压输出电路、第二电压输出电路和第三电压输出电路分别通过变压器与RCD电路的输出端连接，所述反馈发射电路的输入端与第一电压输出电路连接，反馈发射电路的输出端与反馈接收电路连接，反馈接收电路通过电源控制器与整流滤波电路的输出端连接。
[0008]进一步的，所述的信号采集电路包括电阻R16、电阻R17、电阻R18、电阻R19、电阻R20、电阻R21、电阻R22、电阻R23、电阻R24、电容C18、电容C19、电容C20、电容C21、电容C22、电容C23、电容C24、三极管Q1、二极管D7、二极管D8、二极管D9、二极管D10、二极管D11、二极管D12、光耦U2、施密特触发器CD4093，R16的一端连接第一输入端，R16的另一端连接D7的正极，R17的一端连接第二输入端，R17的另一端连接D8的负极，D9的正极连接D7负极，D9的负极连接DlO的负极，DlO的正极分别连接Dll正极和D12正极，Dll的负极连接Ql基极，D12负极连接Ql发射极；C18的两端分别连接D7正极和D8负极，C19的两端分别连接D7负极和D8正极，C20和C21分别与DlO并联，C22的一端连接Ql基极，C22另一端连接Dll正极，C23 一端连接⑶4093的第一引脚，C23另一端接地，C24与C23并联；U2的第一引脚连接Ql发射极，U2的第三引脚连接D6正极，U2的第四引脚接地，U2的第六引脚通过电阻R23连接5V电源；R18的一端连接D7负极，R18另一端分别连接R19 —端和R20 —端，R19另一端连接Dll正极，R20另一端连接Ql基极，R21 —端连接D9负极，R21另一端连接Ql集电极，R22的两端分别连接Ql基极和Ql发射极，R24的一端连接U2的第六引脚，R24另一端连接⑶4093的第一引脚KD4093的第一引脚和第二引脚连接，⑶4093的第三引脚连接输出端，⑶4093的第七引脚接地，⑶4093的第十四引脚接5V电源。
[0009]进一步的，所述的RS485通信电路包括RS485通信芯片ADM2483和外围电路，通信芯片的第一引脚、第七引脚和第十六引脚分别接到5V电源上，通信芯片的第二引脚和第八弓丨脚数字接地，通信芯片的第九引脚和第十五引脚接地，通信芯片的第三引脚与RX端口连接，通信芯片的第六引脚与TX端口连接，通信芯片的第十二引脚通过电阻R25连接到5V电源上，通信芯片的第十三引脚通过电阻R28接地，通信芯片的第四引脚和第五引脚连接；所述的外围电路包括电容C25、电容C26、电阻R30、电阻R31、数字芯片74HC14、二极管D13、二极管D14、电容C27、电阻R29，电容C25的正极接5V电源，C25的负极数字接地，C26的一端接5V电源，C26的另一端接地，数字芯片的第十四引脚接3V电源，数字芯片的第七引脚数字接地，数字芯片的第一引脚接RX端口，数字芯片的第三引脚和第五引脚接TX端口，数字芯片的第二引脚通过电阻R31与D16的正极连接，数字芯片的第四引脚通过电阻R30与D15的正极连接，D15的负极和D16的负极分别数字接地，数字芯片的第六引脚连接通信芯片的第四引脚，R26的两端分别连接通信芯片的第十二引脚和第一输入端口，R27的两端分别连接通信芯片的第十三引脚和第二输入端口，D13的一端连接第一输入端口，另一端接地，D14的一端连接第二输入端口，另一端接地，R29的一端连接ETH接口，另一端接地，C27与R29并连。
[0010]进一步的，所述的开关信号输入电路包括电阻R32、电阻R33、电阻R34、电阻R35、电阻R36、电容C28、电容C29、电容C30、电容C31、电容C32、二极管D17、二极管D18、二极管D19、二极管D20和光耦U3，R32的一端连接输入端1，R32另一端连接D17正极，R33的一端连接输入端2，R33另一端连接D18正极，C28两端分别连接D17负极和D18负极，C29和C30分别与C28并联，D19的正极连接D18负极，D19负极连接D17负极，R34的两端分别连接D17负极和D20负极，D20正极连接D18负极，U3第一引脚连接D20负极，U3第三引脚连接D20正极，U3第四引脚数字接地，U3第六引脚通过电阻R35接5V电源，R36两端分别连接U3第六引脚和输出端，C31 一端接输出端，C31另一端数字接地，C32与C31并联。
[0011]本实用新型的有益效果是:本实用新型通过实时采集变频的信号，通过中央处理器和PLC的控制，实现了变频器工变频状态的低压启动和软切换，避免了硬切换时产生冲击电流的问题，有效的保护了电力设备，大大延长了电力设备的使用寿命，而且，本实用新型还能将变频的状态、操作过程实时显示在显示屏上，对设备状态和变频的整个过程形成了直观、准确的控制，大大的提高了效率。
【专利附图】
【附图说明】[0012]图1是本实用新型的原理框图；
[0013]图2是本实用新型电源模块的电路原理图；
[0014]图3是本实用新型一路信号采集电路原理图；
[0015]图4是本实用新型一路RS485通信电路原理图；
[0016]图5是本实用新型开关信号输入电路原理图；
[0017]图6是本实用新型使用状态时的连接关系示意图。
【具体实施方式】
[0018]以下结合附图对本实用新型的具体实施进行说明，应当理解，此处所描述的实施示例仅用于说明和解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。
[0019]如图1所示的变频工频在线切换装置，它包括电源模块、处理模块、EEPROM、输出模块、信号采集模块、开关信号输入电路、显示模块，所述的处理模块包括中央处理器和通信模块，所述的中央处理器采用32位ARM芯片STM32F103，所述的通信模块包括两路RS485通信电路，所述的两路RS485通信电路分别电连接到中央处理器上；所述的信号采集模块包括4路信号采集电路，所述的4路信号采集电路分别连接到中央处理器上；所述的开关信号输入电路和EEPROM分别电连接到中央处理器上；所述的输出模块包括两路继电器输出模块，所述的两路继电器输出模块分别电连接到中央处理器上；所述的显示模块包括显示电路和显示屏，所述的显示电路分别连接中央处理器和显示屏；所述的电源模块为整个装置提供3路5V电力供应。
[0020]如图2所示，所述的电源模块包括变压器T、整流滤波电路、RCD电路、反馈发射电路、反馈接收电路、第一电压输出电路、第二电压输出电路和第三电压输出电路，所述的整流滤波电路的输入端通过扼流线圈连接到220V交流电源上，整流滤波电路的输出端与RCD电路的输入端连接，反馈接收电路、第一电压输出电路、第二电压输出电路和第三电压输出电路分别通过变压器与RCD电路的输出端连接，所述反馈发射电路的输入端与第一电压输出电路连接，反馈发射电路的输出端与反馈接收电路连接，反馈接收电路通过电源控制器与整流滤波电路的输出端连接。
[0021]所述的变压器T包括第一绕组、第二绕组、第三绕组、第四绕组和第五绕组，所述的第一绕组为输入端并设有输入端口 I和输入端口 2，所述的第二绕组为输出端并设有输出端口 3和输出端口 4，所述的第三绕组为输出端并设有输出端口 5和输出端口 6，所述的第四绕组为输出端并设有输出端口 7和输出端口 8，所述的第五绕组为输出端并设有输出端口 9和输出端口 10。
[0022]所述的整流滤波电路包括整流桥BD1，电容Cl和电阻R1，主要起到整流和滤波的作用，BDl的两个输入端分别与扼流线圈LlX的两个输出端连接，LlX的一个输入端通过保险丝FSl与火线连接，LlX的另一个输入端通过热敏电阻RTH与零线连接，所述的电容Cl分别与整流桥BDl的两个输出端连接，且电容Cl的负极接地，电阻Rl与电容Cl并联，其中，扼流线圈LlX可以消除供电端的共模干扰，保险丝FSl起过流过载保护作用，热敏电阻RTH起限流作用。
[0023]所述的RCD电路包括二极管D1、二极管D2、电容C2、电阻R2和电阻R3，主要用来吸收产生的瞬间尖峰电压，从而保护变压器和控制芯片。Dl的正极分别与电容Cl正极和变压器T输入端口 I连接，Dl的负极与R3的一端连接，R3的另一端与D2的负极连接，D2的正极与变压器T的输入端口 2连接，电容C2和电阻R2分别与Dl并联。
[0024]所述的第一电压输出电路包括二极管D3、电阻R4、电容C3、电容C4、电容C5、电阻R5、电感L1、电容C6和电容C7，D3为快速整流二极管，起到整流作用，C3起抑制震荡的作用，保护整流二极管，c4为稳压前级滤波电容，吸收电压杂波，R5为假负载，防止后级空载时电源震荡，C7为输出滤波电容，消除电压纹波和杂波，LI为输出电感，起滤波作用。D3的正极与变压器T的输出端口 3连接，D3的负极通过保险丝FS2连接到LI的一端，LI的另一端连接到第一电压正极输出口，R4的一端与D3的正极连接，R4的另一端与C3的一端连接，C3的另一端与D3的负极连接，C4的正极与D3的负极连接，C4的负极与第一电压负极输出口连接，C5的一端与变压器T的输入端口 I连接，C5的另一端与C4的负极连接，R5与C4并联，C6的正极与第一电压正极输出口连接，C6的负极与第一电压负极输出口连接，C7与C6并联。
[0025]所述的反馈发射电路包括电阻R6、电阻R7、电阻R8、电阻R9、电阻R10、电容C8、可控精密稳压源TL431、光耦合器U1，用来保证在负载变化时保证输出电压，其中TL431为基准源，R7、R9、R10构成采集调节网络，R6为限流电阻，R8为保护电阻，保护光耦Ul的输入端，光耦Ul保证前后级电路的隔离和反馈信号的传递，CS为反馈电路的滤波电容，防止干扰。R6的一端与C4的正极连接，R6的另一端与Ul的第一输入端连接，R8的两端分别与Ul第一输入端和Ul第二输入端连接,R7的一端与第一电压正极输出口连接,R7的另一端分别与TL431的B极和C8 —端连接，C8的另一端与Ul的第二输入端连接，TL431的K极与Ul的第二输入端连接，TL431的A极与RlO的一端连接，RlO的另一端与R9的一端连接，R9的另一端与TL431的B极连接，TL431的A极还与第一电压负极输出口连接。
[0026]所述的反馈接收电路包括二极管D4、电容C9、电容C10、电容C11、电阻R11、电阻R12，D4为快速整流二极管；C9、C10、C11为滤波电路，Rll为限流电阻，抑制电容ClO的充电电流，D4的正极与变压器T的输出端口 9连接，D4的负极与C9的正极连接，C9的负极接地，Rll的一端与电源控制器T0P244的C端口连接，Rll的另一端与ClO的正极连接，ClO的负极接地，Cll的一端与电源控制器T0P244的C端口连接，Cll的另一端接地，R12的一端与电源控制器T0P244的X端口连接，R12的另一端接地，变压器T的输出端口 10、电源控制器T0P244的F端口、电源控制器T0P244的S端口分别接地，电源控制器T0P244的D端口连接到变压器T的输入端口 2上，电源控制器T0P244的L端口通过电阻R13与电容Cl的正极连接，Ul的两个输出端分别与D4的负极和电源控制器T0P244的C端口连接，其中，T0P244产生PWM信号，R13为现电压采集限流电阻。
[0027]所述的第二电压输出电路包括二极管D5、电阻R14、电容C12、电容C13、电容C14、三端稳压集成电路U2，U2保证输出电压稳定，D5为快速整流二极管，起到整流作用，C13、C14为输出滤波电容，消除电压纹波和杂波，C12为稳压前级滤波电容，吸收电压杂波，R14为假负载，防止后级空载时电源震荡的作用。D5的正极与变压器T的输出端口 5连接，D5的负极与C12的正极连接，C12的负极与变压器T的输出端口 6连接，R14与C12并联，U2的输入引脚与D5的负极连接，U2的输出引脚通过保险丝FS3与第二电压正极输出口连接，U2的接地引脚与第二电压负极输出口连接，C13的正极与第二电压正极输出口连接，C13的负极与第二电压负极输出口连接，C14与C13并联，C12的负极还与C13的负极连接。[0028]所述的第三电压输出电路包括二极管D6、电阻R15、电容C15、电容C16、电容C17、三端稳压集成电路U3，U3保证输出电压稳定，D6为快速整流二极管，起到整流作用，C16、C17为输出滤波电容，消除电压纹波和杂波，C15为稳压前级滤波电容，吸收电压杂波，R15为假负载，防止后级空载时电源震荡的作用。D6的正极与变压器T的输出端口 7连接，D6的负极与C15的正极连接，C15的负极与变压器T的输出端口 8连接，R15与C15并联，U3的输入引脚与D6的负极连接，U3的输出引脚通过保险丝FS4与第三电压正极输出口连接，U3的接地引脚与第三电压负极输出口连接，C16的正极与第三电压正极输出口连接，C16的负极与第三电压负极输出口连接，C17与C16并联，C15的负极还与C17的负极连接。
[0029]优选的，FS2、FS3、FS4为自恢复保险丝，防止输出过载或短路，所述的三端稳压集成电路U2和三端稳压集成电路U3均采用型号为7805的三端稳压集成电路，所述的电容Cl、电容C4、电容C6、电容C9、电容C10、电容C12、电容C13、电容C15、电容C16均为极性电容，所述的电阻RlO为可变电阻器。
[0030]当220V交流电接入后，经过整流、滤波、降压、稳压、电源控制等一系列处理后，从第一电压输出端输出5V、2A的直流电压，从第二电压输出端输出5V、0.2A的直流电压，从第三电压输出端输出5V、0.2A的直流电压。
[0031 ] 信号采集模块包括4路相同的信号采集电路，如图3所示，所述的信号采集电路包括电阻R16、电阻R17、电阻R18、电阻R19、电阻R20、电阻R21、电阻R22、电阻R23、电阻R24、电容C18、电容C19、电容C20、电容C21、电容C22、电容C23、电容C24、三极管Q1、二极管D7、二极管D8、二极管D9、二极管D10、二极管Dl 1、二极管D12、光耦U2和施密特触发器CD4093，
[0032]R16的一端连接第一输入端，R16的另一端连接D7的正极，R17的一端连接第二输入端，R17的另一端连接D8的负极，D9的正极连接D7负极，D9的负极连接DlO的负极，DlO的正极分别连接Dll正极和D12正极，Dll的负极连接Ql基极，D12负极连接Ql发射极；
[0033]C18的两端分别连接D7正极和D8负极，C19的两端分别连接D7负极和D8正极，C20和C21分别与DlO并联，C22的一端连接Ql基极，C22另一端连接Dll正极，C23 一端连接⑶4093的第一引脚，C23另一端接地，C24与C23并联；
[0034]U2的第一引脚连接Ql发射极，U2的第三引脚连接D6正极，U2的第四引脚接地，U2的第六引脚通过电阻R23连接5V电源；
[0035]R18的一端连接D7负极，R18另一端分别连接R19 —端和R20 —端，R19另一端连接Dll正极，R20另一端连接Ql基极，R21 一端连接D9负极，R21另一端连接Ql集电极，R22的两端分别连接Ql基极和Ql发射极，R24的一端连接U2的第六引脚，R24另一端连接⑶4093的第一引脚；
[0036]CD4093的第一引脚和第二引脚连接，CD4093的第三引脚连接输出端，CD4093的第七引脚接地，⑶4093的第十四引脚接5V电源。
[0037]在上述电路中，所述的5V电源通过一个电容接地，该电容用来去耦和整形，可以把电源的不稳定现象对电路的影响减弱，所述U2的型号为TLP185，所述的DlO和Dll均为稳压二极管，所述的Ql为NPN型三极管。
[0038]完整的信号采集电路由四个独立的上述电路构成，该电路第一输入端和第二输入端分别连接变频器电源的输入端和输出端，通过上述电路转变为标准的TTL电平信号至CPU单元，该电路中:[0039]R16、R17构成降压采集电路，实现对380V输入信号的降压处理。
[0040]C18实现对采集电源的波形尖峰脉冲的吸收作用。
[0041]D7、D8为整流二极管，把输入的交流信号转变直流信号。
[0042]C22为滤波电容，稳定输入信号。
[0043]R18、R19构成信号衰减电路，保证输入信号按比例进行衰减，衰减后信号通过限流电阻R20和滤波电容C22，传送至三极管Ql的基级，进行比例放大，控制光耦U2的工作状态。
[0044]R22为保护电阻，防止异常输入对三极管Ql的冲击。
[0045]Dll为3V稳压管，保证三极管Ql的输入信号，不超过3V从而保护三极管。
[0046]D12保护光耦Ul的输入端，保证光耦的压降保持与0.7V。
[0047]D9、DIO、C20、C21为整流滤波电路，为光耦U2的工作提供充足的电源，其中，DlO为5.1V稳压管，保证该电源电压稳定与5.1V ;C19、C20为滤波电路。
[0048]电阻R21为限流电阻，保证光耦U2工作时的电流维持在合理范围。
[0049]电阻R23为上拉电阻，为后级输出提供充足的驱动能力。
[0050]R24、C23、C24构成RC滤波网络，消除输入端的异常尖峰脉冲，使输入信号更稳定。
[0051]施密特触发器⑶4093起整形作用，保证信号输出为标准的TTL电平。
[0052]所述的通信模块包括两路相同的RS485通信电路，一路内嵌变频通信协议，通过通信方式采集变频器的运行参数，另一路内嵌Modbus协议，与上位机连接，把采集的变频状态及切换器的工作状态上传至上位机，如图4所示，所述的RS485通信电路包括RS485通信芯片ADM2483和外围电路，通信芯片的第一引脚、第七引脚和第十六引脚分别接到5V电源上，通信芯片的第二引脚和第八引脚数字接地，通信芯片的第九引脚和第十五引脚接地，通信芯片的第三引脚与RX端口连接，通信芯片的第六引脚与TX端口连接，通信芯片的第十二引脚通过电阻R25连接到5V电源上，通信芯片的第十三引脚通过电阻R28接地，通信芯片的第四引脚和第五引脚连接；所述的外围电路包括电容C25、电容C26、电阻R30、电阻R31、数字芯片74HC14、二极管D13、二极管D14、电容C27、电阻R29，电容C25的正极接5V电源，C25的负极数字接地，C26的一端接5V电源，C26的另一端接地，数字芯片的第十四引脚接3V电源，数字芯片的第七引脚数字接地，数字芯片的第一引脚接RX端口，数字芯片的第三引脚和第五引脚接TX端口，数字芯片的第二引脚通过电阻R31与D16的正极连接，数字芯片的第四引脚通过电阻R30与D15的正极连接，D15的负极和D16的负极分别数字接地，数字芯片的第六引脚连接通信芯片的第四引脚，R26的两端分别连接通信芯片的第十二引脚和第一输入端口，R27的两端分别连接通信芯片的第十三引脚和第二输入端口，D13的一端连接第一输入端口，另一端接地，D14的一端连接第二输入端口，另一端接地，R29的一端连接ETH接口，另一端接地，C27与R29并连。
[0053]其中，RS485通信芯片ADM2483是一款集成式电流隔离器件，适用于多点总线传输线路的双向数据通信，它针对平衡传输线路而设计，符合ANSI TIA/EIA RS-485-A和ISO8482:1987 (E)标准，该器件采用ADI公司的iCoupler技术，将3通道隔离器、三态差分线路驱动器和差分输入接收器集成于单封装中，在电路中起到通信隔离和电平转换作用的，而且，该芯片采用两路独立的电源供电，实现供电隔离。
[0054]电容C25、C26为退藕电容，用以消除供电电源的异常波形和吸收芯片工作而产生的脉冲。
[0055]非门数字芯片74HC14实现对ADUM2483的发送和接受控制，由于74HC14的延迟很小，保证实现零延时发送和接受，同时，74HC14、R30、R31、D15、D16共同实现对总线数据发送接受状态的指示，便于观察和了解数据交互状态，具体功能为:74HC14实现放大驱动功能，R30、R31为限流电阻，限制电路电流保护二极管，D15、D16为发光二极管，实现对工作状态的指示。
[0056]R25、R28为总线偏置电阻，增强了总线驱动能力，保证了信号的传输能力和抗干扰能力。
[0057]R26、R27为限流保护电阻，能够在信号异常时，限制输入电流，从而保护后级电路。
[0058]D13、D14为瞬变电压抑制二极管，选用P6KE15CA，该二极管具备响应速度快、瞬时吸收功率大、漏电流小(微安级)、导通电压精度高、箝位电压较易控制、体积小等优点，可有效地抑制共模、差模干扰，保护后级电路免遭静电、雷电、操作过电压等各种电磁波干扰。
[0059]R29、C27构成RC网络，实现电压尖峰能及时泄漏致大地，从而起到保护总线的作用。
[0060]其中，所述的第一输入端口和第二输入端口为上位机通信端口或者变频器通信采集端口，所述的D15和D16均为发光二极管，所述的C25为有极性电容，所述的D13和D14均为稳压二极管，所述C25、通信芯片第七引脚和通信芯片第一引脚接入的电源额定电流为2A，所述C26、R25和通信芯片第十六引脚接入的电源额定电流为0.2A。
[0061]如图5所示，所述的开关信号输入电路包括电阻R32、电阻R33、电阻R34、电阻R35、电阻R36、电容C28、电容C29、电容C30、电容C31、电容C32、二极管D17、二极管D18、二极管D19、二极管D20和光耦U3，R32的一端连接输入端1，R32另一端连接D17正极，R33的一端连接输入端2，R33另一端连接D18正极，C28两端分别连接D17负极和D18负极，C29和C30分别与C28并联，D19的正极连接D18负极，D19负极连接D17负极，R34的两端分别连接D17负极和D20负极，D20正极连接D18负极，U3第一引脚连接D20负极，U3第三引脚连接D20正极，U3第四引脚数字接地，U3第六引脚通过电阻R35接5V电源，R36两端分别连接U3第六引脚和输出端，C31 一端接输出端，C31另一端数字接地，C32与C31并联。
[0062]该电路主要实现输入的高压信号转换为CPU可接受的低电压信号，其中，R32、R33构成降压电阻网络，降低输入信号的电压幅值；D17、D18为整流二极管，将输入的交流信号整流为直流信号；C28为脉冲吸收电容，吸收脉冲波；D19为稳压二极管；C29、C30为滤波电路，起到滤波的作用；U3为型号为TLP185的光电隔离器，起隔离作用；D20用来保护光电耦合器的输入端；R35为上拉电阻，增强输出信号的驱动能力；R36、C31、C32为RC滤波网络，滤除信号的异常部分。
[0063]如图6所示，QF1、QF2为断路器，KM1、KM2、KM3为接触器，KHl为热继电器，一旦电
机过载、过电流起保护作用。变频工频在线切换装置接受远程控制器或PLC、上位机发出的指令后，通过端子1、端子2、端子3、端子4、端子5、端子6采集变频器的输入输出信号并实时跟踪。
[0064]如果跟踪成功，端子14、15闭合发出信号，远程控制器或PLC、上位机接受该信号后，断开KM1、KM2同时吸合KM3，切换为工频回路，实现切换。
[0065]如果跟踪失败，端子8、9、10发出信号给远程控制器或PLC、上位机，变频工频在线切换装置通过通信端子17、18采集变频的运行参数，并通过端子19、20实现隔离转发。
[0066]在整个过程中，整个控制是由远程控制器或PLC、上位机来实现，变频器工变频切换器本身只是具有信号采集传输功能。
[0067]应当理解的是，上述针对较佳实施例的描述较为详细，并不能因此而认为是对本实用新型专利保护范围的限制，本领域的普通技术人员在本实用新型的启示下，在不脱离本实用新型权利要求所保护的范围情况下，还可以做出替换、简单组合等多种变形，这些均落入本实用新型的保护范围之内，本实用新型的请求保护范围应以所附权利要求为准。
【权利要求】
1.变频工频在线切换装置，其特征在于，包括电源模块、处理模块、EEPROM、输出模块、信号采集模块、开关信号输入电路、显示模块，所述的处理模块包括中央处理器和通信模块，所述的通信模块包括两路RS485通信电路，所述的两路RS485通信电路分别电连接到中央处理器上；所述的信号采集模块包括4路信号采集电路，所述的4路信号采集电路分别连接到中央处理器上；所述的开关信号输入电路和EEPROM分别电连接到中央处理器上；所述的输出模块包括两路继电器输出模块，所述的两路继电器输出模块分别电连接到中央处理器上；所述的显示模块包括显示电路和显示屏，所述的显示电路分别连接中央处理器和显示屏；所述的电源模块为整个装置提供3路5V电力供应。
2.根据权利要求1所述的变频工频在线切换装置，其特征在于，所述的显示屏采用3.2寸的TFT液晶显示器。
3.根据权利要求1所述的变频工频在线切换装置，其特征在于，所述的中央处理器采用 32 位 ARM 芯片 STM32F103。
4.根据权利要求1所述的变频工频在线切换装置，其特征在于，所述的电源模块包括变压器T、整流滤波电路、RCD电路、反馈发射电路、反馈接收电路、第一电压输出电路、第二电压输出电路和第三电压输出电路，所述的整流滤波电路的输入端通过扼流线圈连接到220V交流电源上，整流滤波电路的输出端与RCD电路的输入端连接，反馈接收电路、第一电压输出电路、第二电压输出电 路和第三电压输出电路分别通过变压器与RCD电路的输出端连接，所述反馈发射电路的输入端与第一电压输出电路连接，反馈发射电路的输出端与反馈接收电路连接，反馈接收电路通过电源控制器与整流滤波电路的输出端连接。
5.根据权利要求1所述的变频工频在线切换装置，其特征在于，所述的信号采集电路包括电阻R16、电阻R17、电阻R18、电阻R19、电阻R20、电阻R21、电阻R22、电阻R23、电阻R24、电容C18、电容C19、电容C20、电容C21、电容C22、电容C23、电容C24、三极管Q1、二极管D7、二极管D8、二极管D9、二极管D10、二极管D11、二极管D12、光耦U2、施密特触发器⑶4093，R16的一端连接第一输入端，R16的另一端连接D7的正极，R17的一端连接第二输入端，R17的另一端连接D8的负极，D9的正极连接D7负极，D9的负极连接DlO的负极，DlO的正极分别连接Dll正极和D12正极，Dll的负极连接Ql基极，D12负极连接Ql发射极；C18的两端分别连接D7正极和D8负极，C19的两端分别连接D7负极和D8正极，C20和C21分别与DlO并联，C22的一端连接Ql基极，C22另一端连接Dll正极，C23 一端连接⑶4093的第一引脚，C23另一端接地，C24与C23并联；U2的第一引脚连接Ql发射极，U2的第三引脚连接D6正极，U2的第四引脚接地，U2的第六引脚通过电阻R23连接5V电源；R18的一端连接D7负极，R18另一端分别连接R19 —端和R20 —端，R19另一端连接Dll正极，R20另一端连接Ql基极，R21 一端连接D9负极，R21另一端连接Ql集电极，R22的两端分别连接Ql基极和Ql发射极，R24的一端连接U2的第六引脚，R24另一端连接⑶4093的第一引脚；⑶4093的第一引脚和第二引脚连接，⑶4093的第三引脚连接输出端，⑶4093的第七引脚接地，CD4093的第十四引脚接5V电源。
6.根据权利要求1所述的变频工频在线切换装置，其特征在于，所述的RS485通信电路包括RS485通信芯片ADM2483和外围电路,通信芯片的第一引脚、第七引脚和第十六引脚分别接到5V电源上，通信芯片的第二引脚和第八引脚数字接地，通信芯片的第九引脚和第十五引脚接地，通信芯片的第三引脚与RX端口连接，通信芯片的第六引脚与TX端口连接，通信芯片的第十二引脚通过电阻R25连接到5V电源上，通信芯片的第十三引脚通过电阻R28接地，通信芯片的第四引脚和第五引脚连接；所述的外围电路包括电容C25、电容C26、电阻R30、电阻R31、数字芯片74HC14、二极管D13、二极管D14、电容C27、电阻R29，电容C25的正极接5V电源，C25的负极数字接地，C26的一端接5V电源，C26的另一端接地，数字芯片的第十四引脚接3V电源，数字芯片的第七引脚数字接地，数字芯片的第一引脚接TTL电平的RX端口，数字芯片的第三引脚和第五引脚接TTL电平的TX端口，数字芯片的第二引脚通过电阻R31与D16的正极连接，数字芯片的第四引脚通过电阻R30与D15的正极连接，D15的负极和D16的负极分别数字接地，数字芯片的第六引脚连接通信芯片的第四引脚，R26的两端分别连接通信芯片的第十二引脚和第一输入端口，R27的两端分别连接通信芯片的第十三引脚和第二输入端口，D13的一端连接第一输入端口，另一端接地，D14的一端连接第二输入端口，另一端接地，R29的一端连接ETH接口，另一端接地，C27与R29并连。
7.根据权利要求1所述的变频工频在线切换装置，其特征在于，所述的开关信号输入电路包括电阻R32、电阻R33、电阻R34、电阻R35、电阻R36、电容C28、电容C29、电容C30、电容C31、电容C32、二极管D17、二极管D18、二极管D19、二极管D20和光耦U3，R32的一端连接输入端1，R32另一端连接D17正极，R33的一端连接输入端2，R33另一端连接D18正极，C28两端分别连接D17负极和D18负极，C29和C30分别与C28并联，D19的正极连接D18负极，D19负极连接D17负极，R34的两端分别连接D17负极和D20负极，D20正极连接D18负极，U3第一引脚连接D20负极，U3第三引脚连接D20正极，U3第四引脚数字接地，U3第六引脚通过电阻R35接5V电源，R36两端分别连接U3第六引脚和输出端，C31 一端接输出端，C31另一端数字接地 ，C32与C31并联。
【文档编号】H02P27/04GK203675029SQ201320809573
【公开日】2014年6月25日 申请日期:2013年12月11日 优先权日:2013年12月11日
【发明者】李钢 申请人:济南诺辉节能技术开发有限公司