一种基于开关电源的冗余电源切换装置的制作方法

本实用新型涉及工业控制设备的电源切换装置，具体地讲是一种基于开关电源的冗余电源切换装置。

背景技术：

在工业控制系统中，电源系统至关重要，常规项目均会配置两个或多个独立开关电源，作为直流电源的冗余配置，一般采用柜式安装二极管进行电源切换。交流电源一般采用柜内卡装式继电器等器件进行冗余切换。该种方式一方面增加布线难度，增加了错误率，另一方面不便于电源集中管理，容易造成电源使用混乱的情况，也不便于现场调试及系统维护。例如当系统需要内部电源和外部电源，且每组电源均采用冗余配置时，就需要在柜内配置多台独立开关电源，且每组电源单独布线，这种情况容易造成接线错误。

技术实现要素：

本实用新型的目的是为了解决上述技术问题，提供一种基于开关电源的冗余电源切换装置，以至少减轻上文所述的问题。

实现本实用新型的技术方案是：一种基于开关电源的冗余电源切换装置，包括：交流切换回路、直流电源转换和切换回路；所述直流电源转换和切换回路包括第一开关电源、第二开关电源；其特征在于：所述交流切换回路、直流电源转换和切换回路的用于电源切换、电源显示的分立元器件及输入输出接线端子安装在电路板上；所述电路板及第一开关电源、第二开关电源安装在壳体内。形成模块化结构装置。

所述壳体内还安装有第一断路器和第二断路器；所述第一断路器连接主电源；所述第二断路器连接备用电源。断路器用于输入电源开启和关断。

所述主电源经电路板上接线端子，由内部导线连接到第一断路器，所述备用电源经电路板上接线端子，由内部导线连接到第二断路器。

所述交流切换回路中用继电器组合连接主电源和备用电源。

所述继电器组合包括第一继电器和第二继电器，所述第一继电器、第二继电器线圈连接主电源；第一继电器触点公共端接交流切换输出火线，第一继电器常闭端接备用电源火线，第一继电器常开端接主电源火线，第二继电器触点公共端接交流切换输出零线，第二继电器常闭端接备用电源零线，第二继电器常开端接主电源零线。

所述直流电源转换和切换回路中第一开关电源连接主电源；第二开关电源连接备用电源。

所述第一开关电源和第二开关电源转换成的两路直流电源，经电路板上输出端子扩展后输出多路直流电源，即多路未切换的直流电源。

所述第一开关电源和第二开关电源输出的两路直流电源通过大功率肖特基二极管进行切换，输出一路切换后的直流电源经电路板上输出端子扩展后输出多路切换后的直流电源。

所述壳体内安装有故障报警回路和危险报警回路。

所述故障报警回路的组成是：第一开关电源的直流电源接有光电隔离器，其正极接至光电隔离器内部发光二极管正端，所述光电隔离器内部三极管集电极和来自第二开关电源的直流电源正极之间串接第三继电器线圈；所述第三继电器常闭触点连接故障信号报警器；实现任意电源失电故障报警；所述危险报警回路的组成是：经两路直流电源切换后的直流电源正、负极之间连接有第四继电器线圈，所述第四继电器的两路常闭触点分别连接第一危险信号报警器和第二危险信号报警器，实现电源全失电故障报警。

本实用新型的有益技术效果是：

装置采用模块化结构，包括多路未切换的直流电源、多路切换后的直流电源、切换后的交流电源及任意电源失电故障报警和电源全失电故障报警，用户可根据项目需要配置多台装置，统筹管理多路电源，模块化设计更易于现场维护和产品升级。

附图说明

图1为本实用新型实施例立体结构示意图；

图2为电路板结构示意图；

图3为本实用新型原理结构示意图；

图4为本实用新型的实施例连接关系图；

图5为本实用新型的报警回路原理图。

图中标号： 1—壳体，2—电路板，3—第一开关电源，4—第二开关电源，5—第一断路器，6—第二断路器，7—交流切换回路，8—直流电源转换和切换回路，9—故障报警回路，10—危险报警回路，11—光电隔离器，K1、K2、K3、K4—第一至四继电器， ALE、ALE+、ALE－—故障报警信号，DAN1、DAN2、DAN1+、DAN1－、DAN2+、DAN2－—危险报警信号，OUT-L—交流切换输出火线，OUT-N—交流切换输出零线，ML1—主电源火线，MN1—主电源零线，ML2—备用电源火线，MN2—备用电源零线，V+、V－—切换后的直流电源，V1+、V1－和V2+、V2－—两路直流电源。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型的实施方式进一步说明。

如图1、图2所示，一种基于开关电源的冗余电源切换装置，包括壳体1、电路板2、第一开关电源3、第二开关电源4、第一断路器5、第二断路器6，其中电路板2上安装了用于电源切换、电源显示的分立元器件及输入输出接线端子，开关电源具备过负载、过电压、过温等保护功能，用于电源转换，断路器用于输入电源开启和关断。上述各部件安装在壳体1内形成模块化结构装置。

如图3所示，图中交流切换回路7用于切换输出主电源或备用电源，装置默认主电源为工作电源，当主电源故障时，装置自动将备用电源切换为工作电源，反之亦然；两路电源均正常时，可通过面板断路器人为在线切换。

图中直流电源转换和切换回路8采用开关电源将交流电源转换成直流电源，通过直流切换将两路直流切换后输出多路直流电源，为现场不具备冗余电源的设备提供电源；同时输出多路未切换的直流电源，为现场具备冗余电源切换功能的设备提供电源。

图中故障报警回路9实现电源故障报警功能，即当主电源和备用电源中任意一路电源故障时，装置输出一路故障报警信号ALE。

图中危险报警回路10实现电源危险报警功能；当两路电源均故障时，装置输出二路危险报警信号DAN1、DAN2。

如图4所示，图中交流切换回路7用于切换输出主电源或备用电源，主电源经电路板2上接线端子，由内部导线连接到第一断路器5，备用电源经电路板2上接线端子，由内部导线连接到第二断路器6。主电源为第一、二继电器K1、K2提供电源，第一继电器K1触点公共端接交流切换输出火线OUT-L，第一继电器K1常闭端接备用电源火线ML2，第一继电器K1常开端接主电源火线ML1，第二继电器K2触点公共端接交流切换输出零线OUT-N，第二继电器K2常闭端接备用电源零线MN2，第二继电器K2常开端接主电源零线MN1，当主电源正常时，第一、二继电器K1、K2带电动作，触点常闭端断开，常开端闭合，即交流切换输出火线OUT-L、零线OUT-N分别与主电源火线ML1、零线MN1接通，当主电源故障时，第一、二继电器K1、K2失电不动作，触点常闭端闭合，常开端断开，即交流切换输出火线OUT-L、零线OUT-N分别与备用电源火线ML2、零线MN2接通。

图中直流电源转换和切换回路8采用第一开关电源3和第二开关电源4将两路交流电源分别转换成两路直流电源，经电路板2上输出端子扩展后输出多路直流电源，该电源不具备冗余切换功能，为现场具有冗余电源切换功能的设备提供电源，另外，由第一开关电源3和第二开关电源4输出的两路直流电源，通过大功率肖特基二极管进行切换，输出一路切换后的直流电源经电路板上输出端子扩展后输出多路切换后的直流电源，为现场不具备冗余电源的设备提供电源，其中肖特基二极管焊好后固定在壳体上散热。

如图5所示，装置具备一路故障报警和二路危险报警；来自第一开关电源3的直流电源接至光电隔离器11内部发光二极管正端，第三继电器K3线圈串接在光电隔离器11内部三极管集电极和来自第二开关电源4的直流电源之间，当第一开关电源3和第二开关电源4输出的两路直流电源中任意一路失电，第三继电器K3均不动作，第三继电器K3常闭触点保持闭合，输出故障信号ALE+、ALE－；另外，经两路直流电源切换后的直流电源V+、V－，连接至第四继电器K4线圈，当两路直流电源V1+、V1－和V2+、V2－均失电时，切换后的直流电源V+、V－失电，第四继电器K4不动作，两路常闭触点保存闭合，输出两路危险报警信号DAN1+、DAN1－和DAN2+、DAN2－，以简单的回路实现电源报警功能，即当主电源和备用电源中任意一路电源故障时，装置输出一路故障报警，当两路电源均故障时，装置输出二路危险报警信号。

以上应用了具体个例对本实用新型进行阐述，只是用于帮助理解本实用新型，并不用以限制本实用新型。对于本实用新型所属技术领域的技术人员，依据本实用新型的思想，还可以做出若干简单推演、变形或替换。