一种直流电源自动切换装置及系统的制作方法

本发明涉及电路技术领域，尤其涉及一种直流电源自动切换装置及系统。

背景技术：

现有的汽轮机数字电液控制系统(digitalelectrichydrauliccontrolsystem，deh)和小汽轮机电液控制系统(microelectro-hydrauliccontrolsystem，meh)两路直流源来源于同一段母线(动力直流母线)，两路直流源通过二极管和电磁阀与deh或meh电连接，当220v动力直流母线失电时，deh或meh的两路直流源同时失电，电磁阀动作引起跳机。但是，电磁阀动作属于机械切换，切换时间较长，无法实现实时切换。

技术实现要素：

本发明实施例提供一种直流电源自动切换装置及系统，用于解决现有的直流电源自动切换装置无法实现实时切换的问题。

本发明实施例采用下述技术方案：

第一方面，本发明提供了一种直流电源自动切换装置，包括：第一电源监测模块、控制模块、第一驱动模块和第一直流空开；

所述第一电源监测模块监测第一直流源的第一工作电压，所述第一直流源为外接设备供电；

所述控制模块的第一输入端与所述第一电源监测模块的输出端电连接；

所述第一驱动模块的输入端与所述控制模块的第一输出端电连接，所述第一驱动模块的驱动端与所述第一直流空开电连接；

所述第一直流空开的第一端与所述第二直流源电连接，所述第一直流空开的第二端与所述外接设备电连接；

其中，所述控制模块用于根据所述第一工作电压确定所述第一直流源发生故障，并生成第一驱动指令，所述第一驱动模块用于根据所述第一驱动指令执行驱动所述第一直流空开闭合的操作，以连通所述第二直流源为所述外接设备供电。

进一步的，所述装置包括第二电源监测模块、第二驱动模块和第二直流空开；

所述第二电源监测模块监测第二直流源的第二工作电压；

所述控制模块的第二输入端与所述第二电源监测模块的输出端电连接；

所述第二驱动模块的输入端与所述控制模块的第二输出端电连接，所述第二驱动模块的驱动端与所述第二直流空开电连接；

所述第二直流空开的第一端与所述第一直流源电连接，所述第二直流空开的第二端与所述外接设备电连接；

其中，所述控制模块用于根据所述第二工作电压确定所述第二直流源发生故障，并生成第二驱动指令，所述第二驱动模块用于根据所述第二驱动指令执行驱动所述第二直流空开闭合的操作，以连通所述第一直流源为所述外接设备供电。

进一步的，所述装置包括：

第一高频隔离模块，其配置为稳定所述外接设备的输入电压，其具有输入端和输出端，所述第一高频隔离模块的输入端与所述第一直流源电连接，所述第一高频隔离模块的输出端与所述外接设备电连接；

第二高频隔离模块，其配置为稳定所述外接设备的输入电压，其具有输入端和输出端，所述第二高频隔离模块的输入端与所述第二直流源电连接，所述第二高频隔离模块的输出端与所述外接设备电连接。

进一步的，所述第一高频隔离模块和所述第二高频隔离模块均包括：

第一滤波电路，高频逆变电路、高频变压器整流电路，第二滤波电路和第一二极管；其中，

第一直流源或第二直流源，第一滤波电路，高频逆变电路、高频变压器整流电路，第二滤波电路、第一二极管和所述外接设备依次连接。

进一步的，所述装置包括：

辅助电源，其与所述第一电源监测模块、控制模块、第一驱动模块和第一直流空开电连接。

进一步的，所述装置包括第二二极管和第三二极管；

所述第二二极管的负极与所述第二直流空开的第一端电连接，所述第二二极管的正极与所述第一直流源电连接；

所述第三二极管的负极与所述第一直流空开的第一端电连接，所述第三二极管的正极与所述第二直流源电连接。

进一步的，所述装置包括报警模块，所述报警模块与所述控制模块电连接；所述控制模块根据所述第一工作电压确定所述第一直流源发生故障，并生成报警指令，以控制所述报警模块根据所述报警指令发出报警信号。

进一步的，所述直流电源自动切换装置的数量为至少两个。

进一步的，所述直流电源自动切换装置的数量为两个；

每个所述直流电源自动切换装置包括第四二极管和第五二极管；

所述第四二极管的正极与所述第二直流空开的第一端电连接，所述第四二极管的负极与所述第一直流源电连接；

所述第五二极管的正极与所述第一直流空开的第一端电连接，所述第五二极管的负极与所述第二直流源电连接。

第二方面，本发明提供了一种直流电源自动切换系统，该系统包括上述所述的直流电源自动切换装置、第一直流源、第二直流源和外接设备；

所述直流电源自动切换装置与所述第一直流源、所述第二直流源和所述外接设备分别电连接。

进一步的，所述直流电源自动切换装置的数量为至少两个，相应的，所述外接设备的数量为至少两个；

若所述直流电源自动切换装置的数量为两个，

每个所述直流电源自动切换装置包括所述第二二极管、所述第三二极管、所述第四二极管和所述第五二极管；

所述第二二极管的负极与所述外接设备电联，所述第二二极管的正极与所述第一直流源电连接；

所述第四二极管的正极与所述外接设备电联，所述第四二极管的负极与所述第一直流源电连接；

所述第五二极管的正极与所述第一直流空开的第一端电连接，所述第五二极管的负极与所述第二直流源电连接；

所述第三二极管的负极与所述第一直流空开的第一端电连接，所述第三二极管的正极与所述第二直流源电连接；

则，所述系统包括第一主空开和第二主控开；

所述第一主空开的第一端与所述第一直流源电连接，所述第一主空开的第二端与一个所述直流电源自动切换装置中的所述第四二极管的负极和所述第二二极管的正极电连接；

所述第二主空开的第一端与所述第二直流源电连接，所述第二主空开的第二端与一个所述直流电源自动切换装置中的所述第五二极管的负极和所述第三二极管的正极电连接。

进一步的，所述外接设备包括deh和/或meh。

本发明实施例采用的上述至少一个技术方案能够达到以下有益效果：

本发明实施例通过设置的第一电源监测模块监测第一直流源的第一工作电压，第一直流源为外接设备供电，控制模块根据第一工作电压确定第一直流源发生故障，并生成第一驱动指令，以控制第一驱动模块根据第一驱动指令执行驱动第一直流空开闭合的操作，以连通第二直流源为外接设备供电。因此，当根据第一电源监测模块监测第一直流源的第一工作电压，确定第一直流源发生故障时，控制模块控制第一驱动模块根据第一驱动指令执行驱动第一直流空开闭合的操作，实现了由第一直流源为外接设备供电切换至由第二直流源为外接设备供电，实现了对第一直流源的实时在线监测，并实现了通过控制模块和第一驱动模块对第一直流空开实时控制，从而实现了两路直流源实时切换的目的。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本发明的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1为本发明实施例提供的一种直流电源自动切换装置的结构示意图之一；

图2为本发明实施例提供的一种直流电源自动切换装置的结构示意图之二；

图3为本发明实施例提供的一种直流电源自动切换装置的结构示意图之三；

图4为本发明实施例提供的一种直流电源自动切换装置的结构示意图之四；

图5为本发明实施例提供的一种直流电源自动切换系统的结构示意图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明具体实施例及相应的附图对本发明技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

如图1所示，本发明实施例提供的直流电源自动切换装置100包括：第一电源监测模块10、控制模块20、第一驱动模块30和第一直流空开zkj1。以下分别对第一电源监测模块10、控制模块20、第一驱动模块30和第一直流空开zkj1之间的连接关系和工作关系进行阐述，具体如下：

第一电源监测模块10监测第一直流源的第一工作电压，第一直流源为外接设备供电。第一电源监测模块10具有输出端，并通过输出端输出第一工作电压。具体实施时，第一电源监测模块10为现有的电源监测模块。

控制模块20配置为根据第一工作电压确定第一直流源发生故障，并生成第一驱动指令，其具有第一输入端和第一输出端，控制模块20的第一输入端与第一电源监测模块10的输出端电连接，并通过控制模块20的第一输入端输入第一工作电压，通过控制模块20的第一输出端输出所述第一驱动指令。具体实施时，该控制模块20可以为控制器或控制芯片。

第一驱动模块30配置为根据第一驱动指令执行驱动第一直流空开zkj1的闭合，以由第一直流源为外接设备供电切换至第二直流源为外接设备供电，其具有输入端和驱动端，第一驱动模块30的输入端与控制模块20的第一输出端电连接，并通过第一驱动模块30的输入端输入第一驱动指令，第一驱动模块30的驱动端与第一直流空开zkj1电连接。

第一直流空开zkj1的第一端与第二直流源电连接，第一直流空开zkj1的第二端与外接设备电连接。

其中，控制模块20根据第一工作电压确定第一直流源发生故障，并生成第一驱动指令，第一驱动模块30根据第一驱动指令执行驱动第一直流空开zkj1闭合的操作，以连通第二直流源为外接设备供电。

具体工作过程为：当第一直流源正常工作时，第一直流空开zkj1处于断开状态，即第二直流源处于断开状态，此时，第二直流源输出低于额定电压5％左右的电压，如，若额定电压为110v，则第二直流源输出的电压约为105v；若额定电压为220v，则第二直流源输出的电压约为217v。当第一直流源的输出电压跌落到额定电压的75～80％时，控制模块20根据第一电源监测模块10监测到第一直流源跌落后的电压，确定第一直流源出现故障，并发出第一驱动指令(切换指令)，控制第一驱动模块30根据切换指令驱动第一直流空开zkj1闭合，使为外接设备供电的供电电源切换至第二直流源，整个切换过程约为20ms左右，较现有技术大大减少了切换时间，具有实时性。

本发明实施例通过设置的第一电源监测模块监测第一直流源的第一工作电压，第一直流源为外接设备供电，控制模块根据第一工作电压确定第一直流源发生故障，并生成第一驱动指令，第一驱动模块根据第一驱动指令执行驱动第一直流空开zkj1闭合的操作，以连通第二直流源为外接设备供电。因此，当根据第一电源监测模块监测第一直流源的第一工作电压，确定第一直流源发生故障时，控制模块控制第一驱动模块根据第一驱动指令执行驱动第一直流空开闭合的操作，实现了由第一直流源为外接设备供电切换至由第二直流源为外接设备供电，实现了对第一直流源的实时在线监测，并实现了通过控制模块和第一驱动模块对第一直流空开实时控制，从而实现了两路直流源实时切换的目的。

在一实施例中，如图1和图2所示，上述实施例中所述的直流电源自动切换装置可以包括第二电源监测模块40、第二驱动模块50和第二直流空开zkj2。第二电源监测模块40监测第二直流源的第二工作电压。控制模块20的第二输入端与第二电源监测模块40的输出端电连接。第二驱动模块50的输入端与控制模块20的第二输出端电连接，第二驱动模块50的驱动端与第二直流空开zkj2电连接。第二直流空开zkj2的第一端与第一直流源电连接，第二直流空开zkj2的第二端与外接设备电连接。其中，控制模块20根据第二工作电压确定第二直流源发生故障，并生成第二驱动指令，第二驱动模块50根据第二驱动指令执行驱动第二直流空开zkj2闭合的操作，以连通第一直流源为外接设备供电。

在第一直流源修复后处于正常工作状态，当根据第二电源监测模块40监测第二直流源的第二工作电压，确定第二直流源发生故障时，控制模块20控制第二驱动模块50根据第二驱动指令执行驱动第二直流空开zkj2闭合的操作，实现了由第二直流源为外接设备供电切换至由第一直流源为外接设备供电。

本发明实施例通过设置第一电源监测模块、第一驱动模块、第一直流空开第二电源监测模块、第二驱动模块和第二直流空开，当第二直流源发生故障时，可以切换至由第一直流源为外接设备供电，在第二直流源修复后，当第一直流源发生故障时，可以切换至由第二直流源为外接设备供电，实现双电源无扰切换，为外接设备平稳运行提供有力保障，具有可靠性。

在一实施例中，上述实施例中所述的直流电源自动切换装置可以包括第一高频隔离模块70和第二高频隔离模块80。其中，第一高频隔离模块70配置为稳定外接设备的输入电压，其具有输入端和输出端，第一高频隔离模块70的输入端与第一直流源电连接，第一高频隔离模块70的输出端与外接设备电连接。第二高频隔离模块80配置为稳定外接设备的输入电压，其具有输入端和输出端，第二高频隔离模块80的输入端与第二直流源电连接，第二高频隔离模块80的输出端与外接设备电连接。

具体的，如图3所示，第一高频隔离模块70和第二高频隔离模块80均可以包括：第一滤波电路81，高频逆变电路82、高频变压器83、整流电路84，第二滤波电路85和第一二极管86。其中，第一直流源，第一滤波电路81，高频逆变电路82、高频变压器83、整流电路84，第二滤波电路85、第一二极管86和外接设备依次连接，和/或，第二直流源，第一滤波电路81，高频逆变电路82、高频变压器83、整流电路84，第二滤波电路85、第一二极管86和外接设备依次连接。

具体工作过程为：第一直流源的直流电由第一滤波电路平滑滤波，经高频逆变电路逆变为交流电，逆变后的高频交流电经高频变压器隔离、变压处理，由整流电路整流得到脉动的直流电压，再经过输出的滤波电路得到平直、稳定的直流电压后，经第一二极管保护输出。同理，第二直流源的直流电由第一滤波电路平滑滤波，经高频逆变电路逆变为交流电，逆变后的高频交流电经高频变压器隔离、变压处理，由整流电路整流得到脉动的直流电压，再经过输出的滤波电路得到平直、稳定的直流电压后，经第一二极管保护输出。因此，当处于工作状态的第一直流源由于故障造成电压跌落或失电时，第二直流源的第二高频隔离模块将为外接设备供电的供电电压维持在额定电压的95％以上，使供电电压保持稳定，不会影响外接设备的正常运行。

本发明实施例通过设置第一高频隔离模块和第二高频隔离模块，分别对第一直流源的直流电和第二直流源的直流电进行滤波、逆变、隔离、变压处理、整流、进一步滤波得到平直、稳定的直流电压，实现对两路电源达到隔离的目的，不影响两路直流源系统的接地查找。

在一实施例中，如图1和图2所示，为了确保直流电源自动切换装置正常稳定运行，上述实施例中所述的直流电源自动切换装置可以包括：辅助电源90。辅助电源90与第一电源监测模块10、控制模块20、第一驱动模块30和第一直流空开zkj1电连接。

在一实施例中，如图1和图2所示，上述实施例中所述的直流电源自动切换装置可以包括第二二极管d2和第三二极管d3。第二二极管d2的负极与第二直流空开zkj2的第一端电连接，第二二极管d2的正极与第一直流源电连接。第三二极管d3的负极与第一直流空开zkj1的第一端电连接，第三二极管d3的正极与第二直流源电连接。

在一实施例中，如图1和图2所示，上述实施例中所述的直流电源自动切换装置可以包括报警模块60，报警模块60与控制模块20电连接。控制模块20根据第一工作电压确定第一直流源发生故障，并生成报警指令，以控制报警模块60根据报警指令发出报警信号。具体的，该报警模块60可以为报警指示灯或者蜂鸣器等。

本发明实施例中控制模块根据电源监测模块监测直流源的工作电压，确定直流源发生故障，并生成报警指令；报警模块接收报警指令，并根据报警指令发出报警信号，从而对直流源实时在线监测，以保证直流源出现异常时及时报警，保证直流源输出的可靠性。

在一实施例中，上述实施例中所述的直流电源自动切换装置的数量为至少两个。示例性的，如图4所示，若直流电源自动切换装置的数量为两个，每个直流电源自动切换装置可以包括第四二极管d4和第五二极管d5。第四二极管d4的正极与第二直流空开zkj2的第一端电连接，第四二极管d4的负极与第一直流源电连接。第五二极管d5的正极与第一直流空开zkj1的第一端电连接，第五二极管d5的负极与第二直流源电连接。

本发明实施例通过设置两个直流电源自动切换装置，将第一直流源和第二直流源分成四路，分别送入两台独立的直流电源自动切换装置，当第一直流源正常工作时，两个直流电源自动切换装置同时工作，第二直流源对应的两路作为备用。在一台直流电源自动切换装置发生异常时，依然是第一直流源和第二直流源双路供电，因此，在第一直流源和第二直流源均正常运行时，可以采用“四选一”模式为外接设备供电，在第一直流源异常时，可以采用“二选一”模式为外接设备供电，具有实用性，且灵活性较高。

如图5所示，本发明实施例提供的直流电源自动切换系统的结构示意图，本发明实施例提供的直流电源自动切换系统包括：直流电源自动切换装置、第一直流源、第二直流源和外接设备(如图5中所示的deh柜和meh柜)。直流电源自动切换装置与第一直流源、第二直流源和外接设备分别电连接。其中，

结合如图1至图4所示，该直流电源自动切换装置包括：第一电源监测模块10、控制模块20、第一驱动模块30和第一直流空开zkj1。以下分别对第一电源监测模块10、控制模块20、第一驱动模块30和第一直流空开zkj1之间的连接关系和工作关系进行阐述，具体如下：

第一电源监测模块10监测第一直流源的第一工作电压，第一直流源为外接设备供电。第一电源监测模块10具有输出端，并通过输出端输出第一工作电压。具体实施时，第一电源监测模块10为现有的电源监测模块。

控制模块20配置为根据第一工作电压确定第一直流源发生故障，并生成第一驱动指令，其具有第一输入端和第一输出端，控制模块20的第一输入端与第一电源监测模块10的输出端电连接，并通过控制模块20的第一输入端输入第一工作电压，通过控制模块20的第一输出端输出所述第一驱动指令。具体实施时，该控制模块20可以为控制器或控制芯片。

第一驱动模块30配置为根据第一驱动指令执行驱动第一直流空开zkj1的闭合，以由第一直流源为外接设备供电切换至第二直流源为外接设备供电，其具有输入端和驱动端，第一驱动模块30的输入端与控制模块20的第一输出端电连接，并通过第一驱动模块30的输入端输入第一驱动指令，第一驱动模块30的驱动端与第一直流空开zkj1电连接。

第一直流空开zkj1的第一端与第二直流源电连接，第一直流空开zkj1的第二端与外接设备电连接。

其中，控制模块20根据第一工作电压确定第一直流源发生故障，并生成第一驱动指令，第一驱动模块30根据第一驱动指令执行驱动第一直流空开zkj1闭合的操作，以连通第二直流源为外接设备供电。

具体工作过程为：当第一直流源正常工作时，第一直流空开zkj1处于断开状态，即第二直流源处于断开状态，此时，第二直流源输出低于额定电压5％左右的电压，如，若额定电压为110v，则第二直流源输出的电压约为105v；若额定电压为220v，则第二直流源输出的电压约为217v。当第一直流源的输出电压跌落到额定电压的75～80％时，控制模块20根据第一电源监测模块10监测到第一直流源跌落后的电压，确定第一直流源出现故障，并发出第一驱动指令(切换指令)，控制第一驱动模块30根据切换指令驱动第一直流空开zkj1闭合，使为外接设备供电的供电电源切换至第二直流源，整个切换过程约为20ms左右，较现有技术大大减少了切换时间，具有实时性。

其中，外接设备可以包括deh和/或meh。

本发明实施例通过设置的第一电源监测模块监测第一直流源的第一工作电压，第一直流源为外接设备供电，控制模块根据第一工作电压确定第一直流源发生故障，并生成第一驱动指令，第一驱动模块根据第一驱动指令执行驱动第一直流空开闭合的操作，以连通第二直流源为外接设备供电。因此，当根据第一电源监测模块监测第一直流源的第一工作电压，确定第一直流源发生故障时，控制模块控制第一驱动模块根据第一驱动指令执行驱动第一直流空开闭合的操作，实现了由第一直流源为外接设备供电切换至由第二直流源为外接设备供电，实现了对第一直流源的实时在线监测，并实现了通过控制模块和第一驱动模块对第一直流空开实时控制，从而实现了两路直流源实时切换的目的。

进一步的，如图4所示，上述实施例中所述的直流电源自动切换装置100的数量为至少两个，相应的，外接设备的数量为至少两个。若直流电源自动切换装置100的数量为两个，每个直流电源自动切换装置100可以包括第二二极管d2、第三二极管d3、第四二极管d4和第五二极管d5。第二二极管d2的负极与外接设备电联，第二二极管d2的正极与第一直流源电连接。第四二极管d4的正极与外接设备电联，第四二极管d4的负极与第一直流源电连接。第五二极管d5的正极与第一直流空开的第一端电连接，第五二极管d5的负极与第二直流源电连接。第三二极管d3的负极与第一直流空开的第一端电连接，第三二极管d3的正极与第二直流源电连接。则，系统包括第一主空开zk1和第二主控开zk2。第一主空开zk1的第一端与第一直流源电连接，第一主空开zk1的第二端与一个直流电源自动切换装置100中的第四二极管d2的负极和第二二极管d2的正极电连接。第二主空开zk2的第一端与第二直流源电连接，第二主空开zk2的第二端与一个直流电源自动切换装置100中的第五二极管d5的负极和第三二极管d3的正极电连接。

示例性的，直流电源自动切换装置的数量为两个，如图4所示，第一直流源作为主源电分成两路后分别经两个第一主空开zk1进入第一直流电源自动切换装置和第二直流电源自动切换装置；第二直流源作为备用电源分成两路经两个第二主空开zk2进入第一直流电源自动切换装置和第二直流电源自动切换装置。当第一直流源失电时，第一直流电源自动切换装置和第二直流电源自动切换装置均自动切换到第二直流源，实现双电源无扰切换。

本发明实施例通过设置两个直流电源自动切换装置，将第一直流源和第二直流源分成四路，分别送入两台独立的直流电源自动切换装置，当第一直流源正常工作时，两个直流电源自动切换装置同时工作，第二直流源对应的两路作为备用。在一台直流电源自动切换装置发生异常时，依然是第一直流源和第二直流源双路供电，因此，在第一直流源和第二直流源均正常运行时，可以采用“四选一”模式为外接设备供电，在第一直流源异常时，可以采用“二选一”模式为外接设备供电，具有实用性，且灵活性较高。

本领域的技术人员应明白，尽管已描述了本发明的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本发明范围的所有变更和修改。

显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。