一种双电源智能控制器的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种低压电器，尤其涉及一种双电源自动转换开关的智能控制器。
【背景技术】
[0002]双电源自动转换开关是一种常用的低压电器，常用于常用电源和备用电源之间的互相转换，当常用电源被监测到出现偏差时双电源自动转换开关即自动将负载从常用电源转换到备用电源，如果常用电源恢复正常时，则自动将负载返回到常用电源供电，以保证当一路电源发生故障或停止供电时，另一路电源能迅速进行切换，以确保负载回路正常供电。双电源自动转换开关的智能控制器担负起对供电电源的故障信号检测和实施转换的执行命令，随着人们在生产及生活中对供电系统的可靠性要求越来越高，对双电源自动转换开关的功能设置越来越多，传统双电源自动转换开关的智能控制器由于微处理器功能的限制，需要设置不少的硬件与之配合，同时对电源电压的监测精度亦不够，容易产生转换误判，这些缺陷，严重影响了双电源的工作可靠性。
【发明内容】
[0003]本发明的目的在于克服传统技术的不足，提供一种功能强大，转换精度高、工作性能稳定的双电源智能控制器。
[0004]为实现上述目的，本发明采用的技术方案是:一种双电源智能控制器，包括MCU中央处理器及与之相连的AC/DC交直流变换单元、常用电源和备用电源的电压信号采集及处理单元、转换控制单元，其特征是:所述MCU中央处理器选用freescale的K30DX64VLH7 32位Cotex_m4处理器。
[0005]进一步设置，所述的AC/DC交直流变换单元采用二个电源变压器分别取得常用电源和备用电源的线电压信号经降压变换后输出至半波整流电路、阻容滤波电路和稳压电路后输出稳定的直流电压为所述智能控制器的有源电路提直流电源。
[0006]进一步设置，所述的电压信号采集及处理单元包括电压信号采集单元和信号处理单元，所述的电压信号采集单元采用4组相同的电路对常用电源和备用电源的二组线电压信号进行取样，经电流型电压互感器隔离降压输出至所述的信号处理单元。
[0007]进一步设置，所述的信号处理单元采用二阶有源低通滤波电路，衰减测量频带范围以外的干扰信号，对所需的常用电源和备用电源的二组线电压信号进行滤波后分别输出到MCU中央处理器内置的二个ADC模数转换器的输入端和MCU中央处理器内置的二个CMP比较器输入端，用于电压和频率的测量。
[0008]进一步设置，所述信号处理单元输出的常用电源和备用电源的二组线电压信号分别连接到MCU中央处理器内置的二个ADC模数转换器的输入端，所述ADC模数转换器分别由常用电源和备用电源的PIT定时器触发并开始转换，两路ADC模数转换器转换完成后再分别触发各自的DMA数据传送控制器，DMA数据传送控制器将ADC模数转换器的转换结果自动传输到各自内置的RAM存储器，实现对信号电压每周期的512点采样，当MCU中央处理器检测到DMA数据传送结束中断请求后即对转换结果进行一次数据的平方计算并保存临时的计算结果，当检测到半个周期采样信号后即进行对电源失压转换的判断，以实现在最短的时间内在电气上完成对双电源供电负载的电源转换，当完成一个电压采样周期后进行一次有效值计算以准确得出常用电源和备用电源取样相电压的有效值，并通过一种数学运算，得出常用电源和备用电源各相电压的有效值。
[0009]进一步设置，所述信号处理单元输出的常用电源和备用电源的二组线电压信号分别连接到MCU中央处理器内置的二个CMP比较器的同相输入端，二个CMP比较器的反向输入端连接到MCU中央处理器内置的DAC数模转换器的输出端，内置的二个CMP比较器输出端连接到内置的二个FTM定时计数器的输入通道O和输入通道I的输入端，FTM定时计数器通过对CMP比较器的输出进行计数，然后至信号处理单元进行运算，从而得出电源的频率信号并输出到显示单元，同时将该频率信号也作为PIT采样定时器的定时周期调节条件，控制MCU中央处理器常用电源和备用电源的ADC模数转换器的采样转换周期。
[0010]进一步设置，所述的MCU中央处理器具有频率自适应功能，从信号处理单元输出的常用电源的频率信号也作为PITO采样定时器的定时周期调节条件，用于控制MCU中央处理器常用电源ADCO模数转换器的转换周期。从信号处理单元输出的备用电源的频率信号也作为PITl采样定时器的定时周期的调节条件，用于控制MCU中央处理器备用电源的ADCl模数转换器转换周期。实现对不同频率的电压信号每周期512点的采样和有效值的计算，以完成50Hz或60Hz电源频率下的各相电压值的计算。
[0011]本发明双电源智能控制器具有的有益效果是:由于在双电源智能控制器中的MCU中央处理器使用了 K30DX64VLH7 32位CoteX-m4处理器，由于其内置的ADC模数转换器的转换精度达到16位，使得本发明很好的解决了成本和精度的问题，同时本发明突出优点是将MCU中央处理器内置的ADC模数转换器、DMA数据传送控制器、CMP比较器在双电源控制领域中进行了创新性的应用，比如在常用电源和备用电源的电压采样信号处理分别占用MCU中央处理器内置的二个ADC模数转换器，两路ADC模数转换器转换完成后再分别触发各自的DMA数据传送控制器，DMA数据传送控制器将ADC模数转换器的转换结果自动传输到各自内置的RAM存储器，并通过一种求和算法使之能够完成逐周期512点的有效值运算而得到常用电源和备用电源相电压的有效值；经信号处理单元输出的常用电源和备用电源的电压信号分别输出到MCU中央处理器CMP内置比较器的同相输入端，CMP比较器的反向输入端连接到MCU中央处理器内置DAC数模转换器的输出端，CMP比较器的输出端连接到内置FTM定时计数器输入通道，通过FTM定时计数器对CMP比较器的输出进行计数，从而得出常用电源和备用电源的频率值，整个过程控制均由硬件自动完成，由于在每个电压周期进行512点的高速采样，可以将双电源控制器的判定失压故障缩短至半个周期，在电气控制上实现了在最短的时间内完成常用电源和备用电源的负载供电转换，同时本发明所述的MCU中央处理器不需要增加其它外置电路，可以方便地实现频率自适应功能。
【附图说明】
[0012]图1为本发明原理方框图；
[0013]图2为图1 MCU中央处理单元线路原理图；
[0014]图3为图1 AC/DC交直流转换单元线路原理图；
[0015]图4为图1电压采集变换单元的电压采集单元线路原理图；
[0016]图5为图1电压采集变换单元的信号处理单元线路原理体；
[0017]图6为图1电压信号采集输出原理框图；
[0018]图7为频率信号采集输出原理框图；
[0019]图8为转换控制单元备用电源的线路原理图。
【具体实施方式】
[0020]结合图1?图8，通过具体实施例，对本发明作进一步说明。
[0021]一种双电源智能控制器，如图1、图2所示，包括MCU中央处理器，与MCU中央处理器输入端相连的常用电源和备用电源的电压信号采集及处理单元、AC/DC交直流变换单元、转换控制单元、按键输入显示单元、通讯模块单元、消防联动控制单元和UG启动控制单元，所述的MCU中央处理器选用freescale的K30DX64VLH7 32位Cotex_m4处理器。
[0022]进一步设置，所述AC/DC交直流变换单元如图3所示，通过N A、Nb从常用电源端取得Uab线电压经压敏电阻RV2浪涌电压抑制，由变压器T3降压输出，经压敏电阻RV5浪涌电压抑制、D3、D4半波整流、电容滤波和由U2组成的稳压电路后，通过VCC、GND输出稳定的5V直流电压为所述智能控制器的有源电路提供5V直流电源，通过EA、EB从备用电源端取得U ab线电压经压敏电阻RV3浪涌电压抑制，由变压器T2降压输出，经压敏电阻RV4浪涌电压抑制、DU D2半波整流、电容滤波和由U2组成的稳压电路后，通过VCC、GND输出稳定的5V直流电压为所述智能控制器的有源电路提供5V直流电源，同时通过同样的方法为所述智能控制器的有源电路提供各种稳定的直流电压电源。
[0023]进一步设置，所述的信号采集变换单元包括电压采集单元和信号处理单元，所述的电压采集单元如图4所示，它设置4组同样的采样电路，通过U in-Na、Uin-Nb从常用电源端取得Uab线电压信号，经一系列电阻限流后输入电流型电压互感器Tl，由电流型电压互感器Tl降压输出所需电压信号经由稳压管TVSl组成的限值保护电路后输出Uab线电压信号至所述的信号处理单元，同时通过同样的方法采集到常用电源端的Ub。线电压信号和备用电源的Uab、Ub。线电压信号后输出至所述的信号处理单元，所述电流型电压互感器具有体积小、转换精度高的特点。
[0024]进一步设置，如图5所示，从电压采集单元输出的常用电源U ^线电压取样信号，通过NA-1N和VREF进入到所述的信号处理单元，该信号处理单元采用二阶有源低通滤波电路，信号通过滤波衰减测量频带范围以外的干扰信号后从NA-OUT输出常用电源的NA电压信号，通过同样的方法得到从NB-OUT输出常用电源的NB电压信号和备用电源的EA、EB电压信号，该NA、NB、EA、EB电压信号输出至MCU中央处理器内置的二个ADC模数转换器的输入端和内置的二个CMP比较器输入端，用于电压和频率的测量。
[0025]进一步设置，如图6所示，所述信号处理单元输出的常用电源的电压信号NA、NB通过NA-OUT和NB-OUT输入到MCU中央处理器的ADCO模数转换器，所述备用电源的EA、EB电压信号通过EA-OUT和EB-OUT输入到MCU中央处理器的ADCl模数转换器，所述的ADCO模数转换器由常用电源的定时器PITO触发并开始转换，所述的ADCl模数转换器由备用电源的定时器PITl触发并开始转换，当常用电源的定时器PITO触发并开始转换后再触发DMA数据传送控制器的DMA-CH4?DMA-CH7通道，当备用电源的PITl定时器触发并开始转换后再触发DMA-CH8?DMA-CHl I通道，同时DMA数据传送控制器和ADCl转