双电源固态转换装置的电路结构的制作方法

本实用新型属于自动转换开关技术领域，具体地说，是双电源固态转换装置的电路结构。

背景技术：

目前，一些重要应用场合的感应电机电源切换主要是通过双电源自动转换装置实现，一般采用传统的快速切换、同期切换和残压切换实现转换，进而抑制电源转换中的冲击电流。由于传统自动转换装置开关本体一般多为机械式开关，存在切换速度慢、容易产生电弧的缺点。采用传统切换控制方法抑制冲击能力有限，而固态转换装置以反并联晶闸管作为开关本体，切换速度快、切换控制方式灵活，具有更大的优越性。基于此，本章以软切换控制方法的要求设计了基于双电源固态转换装置的主电路结构及其控制器的硬件电路，控制器的硬件部分设计以主电路结构为基础，面向坚强智能供配电网，采用数字信号处理器，以现代电力电子技术和控制技术为依托，设计了电源模块，信号调理模块，通信模块等，使该装置具备智能化、可通信的特点。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于克服现有技术的不足，提供双电源固态转换装置的电路结构。

为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：

本实用新型涉及双电源固态转换装置的电路结构，包括主电路和控制器硬件电路，其特征在于，所述主电路由2个可控接触器KM1、KM2，2个常闭隔离开关K1、 K2和2套反并联晶闸管块SCR1、SCR2组成，可控接触器KM1、KM2电气互锁，常闭隔离开关K1、K2电气互锁，可控接触器KM1和常闭隔离开关K2电气互锁，可控接触器KM2和常闭隔离开关K1电气互锁；所述控制器硬件电路包括与主CPU 电连接的电源电路、信号采集电路、接触器控制电路、晶闸管驱动电路、通信电路。

作为本实用新型的进一步方案，所述电源电路包括5V电源电路、3.3V电源电路和1.8V电源电路。

作为本实用新型的进一步方案，所述5V电源电路取常用电源以及备用电源的A、B相的220V电压经过变压器降压、整流桥将交流电压转换为直流电压、电容滤波后利用三端稳压芯片LM7805产生直流5V电压，为主CPU供电。

作为本实用新型的进一步方案，所述的3.3V电源电路和1.8V电源电路是利用 TPS73HD318电源转换芯片提供的。

作为本实用新型的进一步方案，，每一套所述的反并联晶闸管均由3组反并联的晶闸管组成。

作为本实用新型的进一步方案，所述主CPU采用TMS320F2812微处理器。

作为本实用新型的进一步方案，所述信号采集电路包括电压信号采集电路和电流信号采集电路，所述电压信号采集电路将取自电源相电压的电量经过电阻R1降压限流后，然后将其送入电压互感器SPT204A，经转换处理后变为弱电流信号，再经运算放大器LM324将电流信号变为电压信号，运算放大器两端接抗干扰电容C1， R13和C19为滤波电阻和滤波电容，将滤波后的信号经过一级跟随器后送到ADC 芯片的模拟输入端口AIN1。

作为本实用新型的进一步方案，所述电流信号采集电路将取自电源相电压的电流送入电流互感器SCT254A，经转换处理后变为弱电流信号，再经运算放大器LM324 将电流信号变为电压信号，运算放大器两端接抗干扰电容C7，R23和C28为滤波电阻和滤波电容，将滤波后的信号经过双向稳压管D3、D6后送到ADC芯片的模拟输入端口AIN7。

作为本实用新型的进一步方案，所述控制器控制电路采用两级驱动方式，即控制器上的CPU产生的控制信号经过光电隔离将信号送入继电器，再由继电器控制接触器。

作为本实用新型的进一步方案，所述晶闸管驱动电路采用脉冲列的触发方式，DSP 经过光耦隔离将控制信号送入触发电路，经过或非门后，经过功率放大将信号送入脉冲变压器，最后输出触发脉冲。

与现有技术相比，本实用新型的积极效果是：

1.本实用新型的特点是可根据实际负载灵活选择工作方式，电源正常工作时，不需考虑晶闸管的发热问题，不需增设散热装置，但装置的动作时间受到接触器断开时间影响要慢一些；若采用晶闸管给负载供电，电源正常工作时由于通态损耗，需增设散热装置，如风扇，散热片等，但是随着电力电子技术的发展，晶闸管的导通损耗越来越小，在功率较小的应用场合，可以不用加装散热装置。此种方式装置动作时间不受接触器影响，只是晶闸管内部载流子的运动，动作时间最快，动作过程不会产生电弧。因此本方案实际应用灵活，安全可靠，可应用范围广。

附图说明

图1是所述主电路图；

图2是控制器的原理框图；

图3是5V电源电路图；

图4是3V和1.8V电源电路图；

图5是电压信号采集电路图；

图6是电流信号采集电路图；

图7是接触器控制电路图；

图8是晶闸管触发电路中以其中一项为例的触发电路图；

图9是串行通信接口电路；

图10是RS485总线通信接口电路；

图11是CAN总线通信接口电路。

具体实施方式

为了使本实用新型实现的技术手段、创新特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体图示，进一步阐述本实用新型。

双电源固态转换装置的电路结构，包括主电路和控制器硬件电路，其特征在于，所述主电路由2个可控接触器KM1、KM2，2个常闭隔离开关K1、K2和2套反并联晶闸管块SCR1、SCR2组成，可控接触器KM1、KM2电气互锁，常闭隔离开关 K1、K2电气互锁，可控接触器KM1和常闭隔离开关K2电气互锁，可控接触器KM2 和常闭隔离开关K1电气互锁；

装置正常运行时设定常用电源给感应电机负载供电，此时KM1闭合，KM2断开，SCR1、SCR2不触发导通，当系统检测判断出常用电源异常需切换到备用电源时，则触发SCR1导通，并立刻关断KM1，这样做的好处是可以利用晶闸管导通续流，使KM1关断时不产生电弧。待KM1断开后，关闭SCR1触发信号，若系统检测判断备用电源正常，则发出触发SCR2导通信号，待备用电源完全投入后延时一定时间，闭合KM2，关闭SCR2触发信号，负载转入备用电源供电。若装置由备用电源供电，工作方式反之亦然。

本实用新型的特点是可根据实际负载灵活选择工作方式，若采用上述工作方式，电源正常工作时，不需考虑晶闸管的发热问题，不需增设散热装置，但装置的动作时间受到接触器断开时间影响要慢一些；若采用晶闸管给负载供电，电源正常工作时由于通态损耗，需增设散热装置，如风扇，散热片等，但是随着电力电子技术的发展，晶闸管的导通损耗越来越小，在功率较小的应用场合，可以不用加装散热装置。此种方式装置动作时间不受接触器影响，只是晶闸管内部载流子的运动，动作时间最快，动作过程不会产生电弧。因此本方案实际应用灵活，安全可靠，可应用范围广。

所述控制器硬件电路包括与主CPU电连接的电源电路、信号采集电路、接触器控制电路、晶闸管驱动电路、通信电路。

其中，所述电源电路包括5V电源电路、3.3V电源电路和1.8V电源电路。

其中，所述5V电源电路取常用电源以及备用电源的A、B相的220V电压经过变压器降压、整流桥将交流电压转换为直流电压、电容滤波后利用三端稳压芯片 LM7805产生直流5V电压，为主CPU供电。

其中，所述的3.3V电源电路和1.8V电源电路是利用TPS73HD318电源转换芯片提供的。

其中，每一套所述的反并联晶闸管均由3组反并联的晶闸管组成。

其中，所述主CPU采用TMS320F2812微处理器。

其中，所述信号采集电路包括电压信号采集电路和电流信号采集电路，所述电压信号采集电路将取自电源相电压的电量经过电阻R1降压限流后，然后将其送入电压互感器SPT204A，经转换处理后变为弱电流信号，再经运算放大器LM324将电流信号变为电压信号，运算放大器两端接抗干扰电容C1，R13和C19为滤波电阻和滤波电容，将滤波后的信号经过一级跟随器后送到ADC芯片的模拟输入端口 AIN1。

其中，所述电流信号采集电路将取自电源相电压的电流送入电流互感器 SCT254A，经转换处理后变为弱电流信号，再经运算放大器LM324将电流信号变为电压信号，运算放大器两端接抗干扰电容C7，R23和C28为滤波电阻和滤波电容，将滤波后的信号经过双向稳压管D3、D6后送到ADC芯片的模拟输入端口AIN7。

其中，所述控制器控制电路采用两级驱动方式，即控制器上的CPU产生的控制信号经过光电隔离将信号送入继电器，再由继电器控制接触器。

其中，所述晶闸管驱动电路采用脉冲列的触发方式，DSP经过光耦隔离将控制信号送入触发电路，经过或非门后，经过功率放大将信号送入脉冲变压器，最后输出触发脉冲。

对于本领域技术人员而言，显然本实用新型不限于上述示范性的实施例的细节，而且在不背离本实用新型的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本实用新型。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本实用新型的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本实用新型内，不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。