一种智能数字化双电源切换系统的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及电力设备技术领域，尤其是一种双电源切换装置及其控制方法，主要 用于消防、医院、机场等场所。
【背景技术】
[0002] 为了保证负载供电的不间断，负载的供电通常分为常用电源和备用电源，同时要 保证常用电源与备用电源之间的转换时间要短。智能双电源转换装置必须能准确、快速地 检测出掉电情况并发出转换控制信号，通过交流异步电机智能地在常用与备用电源之间转 换，避免由于误判或检测时间过长等造成负载供电中断的情况。
[0003] 现有数字双电源转换开关基本利用采样电路检测电源的幅值、频率、相位等信息， 通过单片机控制切换开关动作。但受制于单片机的运算速度较慢，不能采用优化的人工智 能算法对采样信号进行分析，降低了电源投切的可靠性。
[0004] 中国发明专利201110419179. 0公开了一种智能电子设备双电源转换装置，该发 明实现通过两路交流输入，经由两个独立的无缝整流模块得到直流电源，将两路直流电源 并联连接并输入一个DC/DC变换器模块，以得到所需直流电压。
[0005] 中国发明专利201110276944. 8公开了一种智能型双电源自动切换开关及其运行 方法，该装置利用均方根法检测输入电源的电压，通过单片机控制电机转动切换电源；中国 实用新型专利201320347920. 1公开了一种基于IGBT的双电源转换装置，该装置通过电压 互感器检测输入侧的电源，通过单片机控制IGBT的通断来切换电源。
[0006] 以上专利存在以下不足，其一，供电单元不可靠，当DC/DC模块故障时，不能输出 直流电压，设备停止工作；其二、均方根法只能进行欠压检测，无法进行频率偏移和谐波含 量的检测，不利于选择电能质量特性良好的电源向负载供电；其三，上述专利均不带有上位 机，不便于实现远端监控与操作，智能化程度较低。
【发明内容】
[0007] 1、本发明的目的。
[0008] 本发明为了解决供电单元不可靠，无法进行频率偏移和谐波含量的检测，不便于 实现远端监控与操作的问题，而提出了一种智能数字化双电源切换系统。
[0009] 2、本发明所采用的技术方案。
[0010] 智能数字化双电源切换系统，包括：控制单元、电压采样单元、双入单出反激式开 关电源、电机、上位机，控制单元通过电压采样单元反馈的电压信号对双入单出反激式开关 电源进行控制，选择一条支路的电源供电机运转，并与所述的上位机进行通信，其特征在 于：所述的双入单出反激式开关电源包括常用直流电源供电支路和备用直流电源供电支 路，每一路分别包括开机浪涌保护模块、输入整流模块、直流切换模块、型输入滤波模块、 反激变换器模块，每一路中的电源输入防止瞬时电流过大的开机浪涌保护模块后，通过整 流模块进行整流，然后在整流模块的输出端并联可以在常用电源供电支路和备用电源供电 支路进行切换的直流切换模块，再经过ST型输入滤波模块滤波后，通过反激变换器模块最 后在输出整流电路输出，最后两路电源供电支路经过一个型输出滤波模块输出给负载 供电。
[0011] 所述的上位机包括微控制器模块、电机控制模块、通信模块、指示模块，所述微控 制器模块分别与所述电机控制模块、所述以通信模块、所述指示模块相连； 所述微控制器模块用于信号检测与发出操作指令； 所述电机控制模块用于控制电机的转动方向，实现主备电源之间的切换； 所述通信模块用于实现所述微控制器模块与所述上位机之间的通信； 所述指示模块用于装置的状态指示。
[0012] 所述通信模块为以太网通信模块，选用ENC28J60,微控制器模块分压后与 ENC28J60的SPI端口相连，ENC28J60的TP接口与网络变压器相连，所述网络变压器选用 HR911105A。
[0013] 所述微控制器模块通过以太网通信模块与上位机进行通信，实现数据的交互传 输，所述的上位机对电压的信号进行分析，并将分析结果传给微控制器模块，通过微控制器 模块发出操作指令。
[0014] 所述上位机对电压的信号进行分析采用以下方式：FFT和小波变换方法对常用电 源支路和备用电源支路的电源频率、谐波含量及电压幅值进行分析。
[0015] 所述电压采样单元利用电压互感器采集电网电压信号，将采集信号传至所述控制 器进行信号检测，检测数据经由所述以太网通信模块上传至所述上位机，所述系统上位机 接收常用与备用电源支路的电压采样信号，利用电能质量分析软件对采样信号进行监测， 并根据监测结果在双入单出反激式开关电源中的常用和备用电源中进行选择，所述上位机 将电源选择结果通过以太网通信模块以控制命令方式下发至微控制器模块，所述微控制器 模块根据接收命令，利用电机控制模块控制电机的运转方式，实现电源切换。
[0016] 所述上位机通过远程切换开关发切换指令，实现远程操作。
[0017] 常用直流电源供电支路和备用直流电源供电支路直流切换模块相同，当输入电 源失电时，将另外一侧的整流输出信号与故障侧整流输出信号连接，使得该侧能正常输出 直流电压；所述直流切换模块包括：分压电路、低通滤波电路、直流继电器；所述分压电路 通过两个电阻实现分压功能，并联在输入整流单元的输出端两端，所述低通滤波电路实现 高频滤波，所述低通滤波电路输入端接所述分压电路输出端，其输出端为继电器线圈供电， 所述直流继电器实现主备电源模块之间的切换，两路常闭触点一端分别接本侧输入整流模 块的输出端，两路常闭触点另一端分别接另一侧输入整流模块的输出端。
[0018] 所述反激变换器模块，包括：常用R⑶吸收模块、常用恒压转换器模块、常用六端 口变换器、常用变换器滤波电容、常用输出整流模块、备用RCD吸收模块、备用恒压转换器 模块、备用六端口变换器、备用变换器滤波电容、备用输出整流模块，所述常用变换器滤波 电容接至常用六端口变换器，所述备用变换器滤波电容接至备用六端口变换器，所述常用 RCD吸收模块吸收所述反激式开关电源在所述恒压转换器模块关断瞬间因漏感会产生漏极 尖峰电压。
[0019] 3、本发明的有益效果。
[0020] 本发明与现有技术相比，其显著优点：其一，对于控制系统的电源，采用双入单出 反激式开关电源进行供电，其中只要一路输入电源和一路反激变换器模块正常，就可以正 常输出直流电压，明显提高了设备的可靠性；其二、上位机分析软件带有电能质量分析功 能，装有电能质量分析软件，能更加准确、快速地检测故障信息，提高了双电源切换开关的 可靠性。
[0021] 本发明既保证了供电单元可靠供电，同时实现本地装置与上位机之间的通信，便 于远端监测与操作，提高了设备的智能化水平。
【附图说明】
[0022] 图1为本发明所述的智能数字化双电源切换系统在一种实施方式中的系统结构 图。
[0023] 图2为本发明所述的智能数字化双电源切换系统在一种实施方式中的控制电源 结构图。
[0024] 图3为本发明所述的智能数字化双电源切换系统在一种实施方式中的电路图。
[0025] 图4为本发明所述的智能数字化双电源切换系统在一种实施方式中的控制单元 结构图。
[0026] 图5为本发明所述的智能数字化双电源切换系统在一种实施方式中的微控制器 模块接线图。